Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Giao thông Vận tải Đà Nẵng

NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG CAO ĐẲNG ĐỨC TRÍ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Giao Thông Vận Tải Đà Nẵng NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 2 MỞ ĐẦU Việt Nam là một nước đang phát triển với nền kinh tế thị trường. Song song với việc phát triển kinh tế, công tác bảo vệ và chăm sóc sức khoẻ người dân cũng được chú trọng, hoạt động y tế được đẩy mạnh nhanh chóng. Bệnh viện được đầu tư xây dựng ngày càng nhiều, kèm theo đó là chất thải độc hại từ các bệnh viện trở thành một vấn đề nóng hiện nay. Đặc biệt, đối với các loại thuốc điều trị bệnh ung thư, thuốc kháng sinh.v.v. nếu không qua xử lý sẽ có khả năng gây quái thai, ung thư cho những người tiếp xúc. Ngoài ra, những chất thải như máu, nước tiểu có hàm lượng chất hữu cơ cao, phân hủy nhanh nếu không được xử lý, không chỉ gây bệnh mà còn gây mùi hôi thối nồng nặc, làm ô nhiễm không khí trong các khu dân cư. Bệnh viện Giao Thông Vận Tải Đà Nẵng, là một bệnh viện đa khoa, bệnh viện cung cấp toàn diện các loại dịch vụ về khám chữa bệnh cả bằng phương pháp y học hiện đại, y học cổ truyền và kết hợp cả hai phương pháp. Bệnh viện đã được xây dựng và đưa vào hoạt động từ năm 2004 nhưng đến nay vẫn chưa có hệ thống xử lý nước thải, hàm lượng các chất ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn thải ra môi trường quy định. Trước những tính chất nguy hại của nước thải bệnh viện đã nêu trên, tôi chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Giao Thông Vận Tải Đà Nẵng” với mục đích xử lý nước thải của bệnh viện đạt tiêu chuẩn xả thải theo quy định, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. CHƯƠNG 1 NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 3 TỔNG QUAN VỀ BỆNH VIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐÀ NẴNG 1.1. KHÁI QUÁT VỀ BỆNH VIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐÀ NẴNG 1.1.1. Vị trí Bệnh viện Giao Thông Vận Tải Đà Nẵng có vị trí thuộc địa phận phường Hoà Minh, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng. - Phía Tây : giáp đất ruộng và lạch nước - Phía Bắc : giáp đất ruộng - Phía Nam : giáp đường Hoàng Văn Thái và nhà dân. - Phía Đông : giáp Công ty xây lắp điện 3 1.1.2. Qui mô hoạt động của bệnh viện Bệnh viện Giao Thông Vận Tải Đà Nẵng là Bệnh viện đa khoa hạng III, với quy mô 100 giường bệnh. Chức năng của Bệnh viện là khám chữa bệnh cho cán bộ công nhân viên ngành GTVT trong toàn khu vực miền Trung và cụm dân cư. Ngoài ra, Bệnh viện còn được giao nhiệm vụ là Chi nhánh của Trung tâm Bảo vệ sức khoẻ lao động và môi trường GTVT trên địa bàn quản lý. - Các phòng, khoa chức năng: gồm 8 khoa, 4 phòng chức năng: + Các khoa: Khoa ngoại tổng hợp, Khoa nội tổng hợp, Khoa y học cổ truyền- phục hồi chức năng, Khoa hồi sức cấp cứu - lọc máu, Khoa khám bệnh, Khoa liên chuyên khoa, Khoa cận lâm sàng, Khoa dược và trang thiết bị y tế. + Các phòng: Phòng Tổ chức hành chính, Phòng Tài chính kế toán, Phòng Kế hoạch tổng hợp, Phòng Điều dưỡng. - Số lượng cán bộ công nhân viên: 85 người, trong đó 28 nam và 57 nữ. - Hoạt động vào năm: Bệnh viện GTVT Đà Nẵng chính thức đi vào hoạt động từ tháng 10/2004. 1.1.3. Nhu cầu sử dụng nước của bệnh viện 1.1.3.1. Nguồn cung cấp nước NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 4 Nguồn nước sử dụng của bệnh viện được lấy từ mạng lưới cấp nước thành phố tại khu vực. Nước cấp được dẫn vào bể chứa nước ngầm 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 khoa phòng. 1.1.3.2. Nhu cầu sử dụng Nước được sử dụng trong bệnh viện cho các mục đích: nước sinh hoạt (cho bệnh nhân và người nhà của bệnh nhân, CBCNV của bệnh viện, người phục vụ trong bệnh viện) và nước dự trữ cho chữa cháy. Trong đó: - Nước sinh hoạt: theo các số liệu thống kê, lượng sử dụng tối đa là 50m3/ngàyđêm. (Nguồn: Hoá đơn tiền nước hàng tháng tại bệnh viện). Trong đó: + Nước rửa tay chân và vệ sinh WC (trung bình 300-350 lít/giường bệnh/ngđ): khoảng 30-35 m3/ngđ. + Nước thải từ nhà ăn (tính cho 100 bệnh nhân và 85 CBCNV bệnh viện (với lượng sử dụng 25 lít/người.ngđ)): khoảng 4,625 m3/ngđ. + Nước thải khác (từ nhà giặt là, nước vệ sinh dụng cụ, thiết bị, nước vệ sinh sàn): khoảng 10,375 - 15,375 m3/ngđ. - Nước dự trữ cứu hoả: Lượng nước dự trữ yêu cầu phải đảm bảo chữa cháy trong vòng 2 giờ (với 6 vòi đồng thời nếu có nước bổ sung liên tục). Qcc = (15l/s x 3600)/1000 x 2giờ = 108 (m3/ngđ). 1.2. CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG DO HOẠT ĐỘNG CỦA BỆNH VIỆN 1.2.1. Tác động đến môi trường nước 1.2.1.1. Nguồn phát sinh nước thải Bao gồm các nguồn sau: a. Nước thải sinh hoạt - Nước thải bệnh viện: nước thải sinh hoạt của bệnh nhân, người nhà bệnh nhân, khách vãng lai và của CBCNV trong bệnh viện; nước thải từ các phòng thí nghiệm, phòng mổ; nước vệ sinh dụng cụ, thiết bị. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 5 - Nước thải từ nhà giặt tẩy. - Nước thải từ nhà ăn. b. Nước mưa chảy tràn Nước mưa chảy tràn qua mặt bằng của bệnh viện. 1.2.1.2. Nguồn tiếp nhận nước thải Nguồn tiếp nhận nước thải sau cùng của bệnh viện là mương thoát nước bên cạnh bệnh viện dẫn ra sông Phú Lộc. Nước thải của bệnh viện chưa được xử lý đảm bảo tiêu chuẩn xả thải theo quy định, sẽ làm tăng nguy cơ gây ô nhiễm đối với nguồn nước tiếp nhận và sức khoẻ cộng đồng. Do vậy, xử lý nước thải bệnh viện nhằm đạt tiêu chuẩn môi trường quy định là vấn đề môi trường cấp thiết hiện nay của bệnh viện. 1.2.2. Tác động đến môi trường do chất thải rắn 1.2.2.1. Nguồn gốc phát sinh Chất thải rắn của bệnh viện gồm các loại sau: - Rác thải sinh hoạt: giấy, nilon, bao bì, vải, nhựa, thức ăn thừa, vỏ, cành cây,… - Chất thải rắn y tế: các loại bông, gạc, kim tiêm, phẩm vật y tế, dược phẩm phế thải, bệnh phẩm, thạch cao bó bột sau khi cắt bỏ... 1.2.2.2. Tải lượng - Chất thải rắn sinh hoạt: khối lượng thực tế phát sinh khoảng 5 m3/tháng, tương đương 2,25 tấn/tháng và 75 kg/ngày (khối lượng riêng của rác thải 0,45 tấn/m3). - Chất thải rắn y tế nguy hại: khối lượng thực tế phát sinh dao động trong khoảng 71 kg/tháng (tháng 04/2009) đến 95 kg/tháng (tháng 06/2009). Trong đó: + Chất thải có thể phân huỷ chiếm 65%. + Chất lây nhiễm (nguy hại) chiếm 35%. 1.2.3. Tác động đến môi trường không khí 1.2.3.1. Nguồn phát sinh NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 6 - Bụi và các loại khí thải SO2, NO2, COx… sinh ra từ hoạt động của các phương tiện giao thông ra vào bệnh viện. - Hơi các loại thuốc và chất sát trùng từ các phòng xét nghiệm, khu vực chứa hoá chất, dược phẩm. - Khí thải máy phát điện dự phòng; khí ôzôn từ thiết bị chụp X-quang; các khí độc sinh ra trong phòng xét nghiệm... - Tiếng ồn sinh ra từ các hoạt động của bệnh viện (chủ yếu phát sinh từ một lượng lớn người đang có mặt ở bệnh viện) và từ quá trình hoạt động của các trang thiết bị, máy móc. 1.2.3.2. Tải lượng ” Bụi và khí thải từ hoạt động giao thông vận tải Tại khu vực cổng ra vào, khu cấp cứu và nhà giữ xe là nơi có mức độ hoạt động của các phương tiện giao thông cao nhất. Ước tính số lượt xe ra vào bệnh viện như sau: - Xe ô tô (tải trọng <3,5 Tấn, chủ yếu là xe cấp cứu, xe taxi): nhiều nhất là 10 lượt/ngày. - Xe mô tô 2 bánh: nhiều nhất là khoảng 300 lượt/ngày (kể cả gần 100 lượt xe của CBCNV bệnh viện). Với tải lượng khí thải do hoạt động giao thông đã góp phần gây ô nhiễm môi trường không khí. Tuy nhiên, đối với hoạt động này chất ô nhiễm chủ yếu phát tán trên đoạn đường mà các phương tiện tham gia giao thông. Đối với môi trường khu vực bệnh viện thì tải lượng các chất ô nhiễm thải ra ít hơn nhiều. Do đó hoạt động giao thông có gây ảnh hưởng đến môi trường không khí nhưng không đáng kể. ” Khí thải từ máy phát điện dự phòng Máy phát điện dự phòng có tác dụng đảm bảo sự hoạt động liên tục của các thiết bị, phụ tải điện trong trường hợp hệ thống lưới điện bị cúp. Do máy phát điện không hoạt động thường xuyên (ước tính khoảng 40 giờ/tháng) nên mức độ tác động của máy phát điện là không lớn. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 7 1.2.4. Tác động đến môi trường do tiếng ồn Tiếng ồn phát sinh ra từ các nguồn: hoạt động của con người, máy phát điện dự phòng. - Từ sinh hoạt của con người: Kết quả đo đạc tại bệnh viện cho thấy, tiếng ồn ở các vị trí khác nhau trong khu vực bệnh viện tại các thời điểm khác nhau (từ 9- 12h) dao động trong khgoảng trong khoảng 55-70 dBA, nằm trong giới hạn cho phép. - Hoạt động của máy phát điện dự phòng: Mức ồn tối đa cách nguồn 1m khoảng 85dBA và thời gian tiếp xúc tối đa với các nguồn trên trong ngày không quá 30 phút. So sánh với Tiêu chuẩn vệ sinh lao động của Bộ y tế cho thấy: tiếng ồn tại khu vực đặt máy phát điện dự phòng nằm trong giới hạn cho phép của tiêu chuẩn. 1.2.5. Tác động đến môi trường do tia bức xạ (phòng X-quang) Hoạt động của bệnh viện còn phát sinh các nguồn gây ô nhiễm là các tia bức xạ do hoạt động chụp, tráng rửa phim của máy chụp X’quang. Hiện nay, bệnh viện có 03 máy X-quang là: máy X-quang TUR-D300, máy X-quang MULTIMOBIL và máy phát tia X HD-300R-AD/07RA32007 đã được cấp phép sử dụng và trong tình trạng hoạt động tốt. Việc sử dụng các tia X trong Bệnh viện sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ cơ thể người tiếp xúc. Tác hại của tia X gây ra chủ yếu đến các tế bào cơ thể người. Tổn thương chung là ở tế bào: ức chế phân chia kèm theo là sự hoạt hoá bình thường lại hoặc là hoạt hoá quá mức dẫn đến sự tăng sinh ác tính, ức chế enzim, tổn thương các gen, biến đổi các thể nhiễm sắc. Từ tổn thương tế bào này dẫn đến sự rối loạn chức năng các tổ chức như tuỷ xương, ruột,…. Song bệnh viện đã thực hiện các nguyên tắc trong thiết kế xây dựng phòng chụp X-quang và trang bị các thiết bị bảo hộ lao động cho nhân viên trực tiếp làm việc nên khả năng gây nguy hại được khống chế ở ngưỡng cho phép. 1.2.6. Sự cố cháy nổ, an toàn lao động - Sự cố cháy nổ. - Sự cố tai nạn do điện giật,…. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 8 Sự cố cháy nổ có tính rủi ro cao, một khi xảy ra thường gặp khó khăn trong việc tổ chức chữa cháy, cứu người, mang đến hậu quả lớn về tính mạng con người, thiệt hại lớn về vật chất và tác động đến môi trường xung quanh và hệ sinh thái. [ ]10 NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 9 CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1. ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN 2.1.1. Các nguồn phát sinh nước thải 2.1.1.1.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. 2.1.1.2.Nước mưa chảy tràn Nước mưa chảy tràn qua mặt bằng của bệnh viện. Lượng nước thải sinh hoạt được tính bằng 85% lượng nước cấp sử dụng tối đa, khoảng 42,5 m3/ngđ. Trong đó, ước tính lưu lượng thải của từng nguồn như sau: - Nước thải rửa tay chân và nước vệ sinh toilet: khoảng 25,5-29,75 m3/ngđ. - Nước thải từ nhà ăn: khoảng 3,9 m3/ngđ. - Nước thải khác (từ nhà giặt là, nước vệ sinh dụng cụ, thiết bị, nước vệ sinh sàn): khoảng 8,82-13,1 m3/ngđ. [ ]10 2.1.2. Đặc trưng của nước thải bệnh viện 2.1.2.1. Các thành phần chất ô nhiễm trong nước thải bệnh viện Nước thải bệnh viện hàm lượng chất hữu cơ, chất ô nhiễm cao. Đặc biệt lượng vi trùng, vi khuẩn có khả năng lây bệnh truyền nhiễm lớn, nhất 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: NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 10 - 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. 2.1.2.2. Chế độ thải và lưu lượng thải a. Chế độ thải Nước thải bệnh viện không đều chủ yếu tập trung vào các giờ chính trong ngày: từ 6 – 22h, nồng độ chất bẩn thay đổi từng giờ trong ngày. b. Lưu lượng nước thải - Lưu lượng nước thải ngày đêm của bệnh viện: =ngđQ 50 (m3/ngđ) - Lưu lượng nước thải trung bình trong 1h (hệ thống làm việc trong 15h). 33,3 15 50 1 ==hQ (m3/h) - Lưu lượng nước thải trung bình trong 24 giờ 08,2 24 50 2 ==hQ (m3/h) - Lưu lượng nước thải theo phút 035,0 6024 50 =×=phQ (m 3/phút) - Lưu lượng nước thải theo giây NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 11 4108,5 360024 50 −⋅=×=SQ (m 3/S) - Lưu lượng nước thải cực đại 1max . hQkQ = 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: 99,933,3.3max ==Q (m3/h) 2.1.2.3. Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải bệnh viện Nồng độ ô nhiễm chính trong nước thải được tổng hợp như sau: - pH = 6,8 – 7,5. - BOD5 = 200 – 280 mg/l. - COD = 300 – 350 mg/l. - TSS = 100 – 200 mg/l. - NO3- = 40 – 60 mg/l. - PO43- = 8 – 10 mg/l. - Tổng Coliforms = 1.106 MNP/100ml. (Nguồn: Số liệu phân tích của Trung tâm KTMT Đà Nẵng, 2007-2009). 2.2. YÊU CẦU NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN SAU KHI XỬ LÝ Nước thải sau xử lý đạt TCVN 7382-2004 – Mức 2 - pH = 6,5 – 8,5. - BOD5 = 30 mg/l. - TSS = 100 mg/l. - NO3- = 30 mg/l. - PO43- = 6 mg/l. - Tổng Coliforms = 5.000 MNP/100ml. [ ]7 NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 12 Ghi chú: TCVN 7382 – Mức 2: Chất lượng nước - Nước thải bệnh viện - Tiêu chuẩn thải. Mức 2 quy định mức nước thải bệnh viện đổ vào nơi chỉ định là hệ thống thoát nước thành phố trên đường Hoàng Văn Thái, Đà Nẵng. 2.3. XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ CẦN THIẾT XỬ LÝ NƯỚC THẢI Mức độ xử lý nước thải được xác định dựa trên quy mô đối tượng thoát nước và các yêu cầu vệ sinh của nguồn tiếp nhận. Nước thải sau xử lý phải đạt TCVN 7382-2004 – Mức 2. Mức độ cần thiết xử lý nước thải thường được xác định theo: - Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS). - Hàm lượng BOD. 2.3.1. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lở lửng Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo chất lơ lửng được xác định theo công thức sau: D = v rv C CC − .100% Trong đó: rC : hàm lượng chất lơ lửng của nước thải sau xử lý phải đạt được, Ta có rC = 100 (mg/l). vC : hàm lượng chất lơ lửng trong hỗn hợp nước thải, vC =200 (mg/l). Vậy D = 200 100200 − .100% = 50%. 2.3.1. Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5 Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5 được xác định theo công thức sau: D = v rv L LL − .100% Trong đó: rL : hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lý phải đạt được, ta có rL = 30 (mg/l). NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 13 vL : hàm lượng BOD5 của nước thải có trong nước thải, vL = 280 (mg/l). Vậy D = 280 30280 − .100% = 89,29% 2.4. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.4.1. Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt ở nước ta 2.4.1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng nhằm mục đích tách các chất không tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ học bao gồm: - Song chắn rác, chắn giữ các chất bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau, cỏ, rác... được gọi chung là rác. Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó đổ trở lại song chắn rác hay chuyển tới bể phân cặn (bể metan). Trong thời gian gần đây người ta áp dùng song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác. - Bể lắng để tách các chất có trọng lượng riêng lớn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước. Dùng thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn nổi lên công trình xử lý cặn. - 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. Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ được thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi. - Bể lọc nhằm tác các chất ở trạng thái lơ lửng có kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc lớp vật liệu lọc. Trong nước thải ít sử dụng. Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 20%. Để tăng cường hiệu xuất của các công trình xử lý cơ học có thể dùng các biện pháp làm thoág sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý đạt 75% theo hàm lượng chất lơ lửng, 40-50% theo BOD. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 14 - 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. 2.4.1.2. Phương pháp hoá lý Cơ sở của phương pháp này là các phản ứng hoá học, các quá trình lý hoá xảy ra giữa các chất bẩn và các hoá chất cho vào thêm. Những phản ứng xảy ra có thể là phản ứng ôxy hoá khử, các phản ứng tạo chất kết tủa, hoặc các phản ứng phân huỷ các chất làm hại. Đây là quá trình nâng cao chất lượng nước thải, nước thải có thể sử dụng lại sau khi quá trình này xử lý một cách triệt để. a. Các phương pháp hoá học Thực chất của phương pháp hoá học là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn biến đổi hoá học, tạo thành khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không gây độc hại hay ô nhiễm môi trường. Bao gồm các phương pháp: ôxi hoá khử, trung hoà, keo tụ. Thông thường đi đôi với quá trình trung hoà là quá trình keo tụ và các biện pháp vật lý khác. Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hoá học nên là phương pháp đắt tiền. Người ta sử dụng phương pháp hoá học để khử các chất hoà tan vào trong các hệ thống cấp nước khép kín. Đôi khi các phương pháp này được sử dụng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước. - Phương pháp trung hoà: Nước thải chứa các axít hữu cơ hoặc kiềm, nên cần được trung hoà, đưa nồng độ pH vào khoảng 6,5-8,5 trước khi thải và nguồn nước hoặc sử dụng cho các công nghệ tiếp theo. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 15 - Phương pháp ôxi hoá khử: Để làm sạch nước thải người ta có thể dùng các chất ôxi hoá như clo hoá lỏng, ozon,... Trong quá trình ôxi hoá, các chất độc hại trong nước thải chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình ôxi hoá khử chỉ được sử dụng trong những trường hợp các tạp chất nhiễm bẩn trong nước thải không thể lắng bằng phương pháp khác. b. Phương pháp hoá lý 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... - Đông tụ và keo tụ: Làm trong và xử lý nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ và các chất trợ lọc để liên kết chất bẩn ở dạng lơ lửng và keo thành dạng bông tụ có kích thước lớn. Khi những bông tụ này lắng xuống kéo theo các chất bẩn hoà tan cũng lắng theo. - Tuyển nổi: Là loại các tạp chất bẩn ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng có khả năng dễ nổi trên mặt nước, sau đó loại hỗn hợp chất bẩn ra khỏi nước. Khi tuyển nổi người ta dùng các bọt nổi li ti, phân tán và bảo hoà trong nước. - Hấp phụ: Tách các chất hữu cơ và khí hoà tan ra khỏi nước bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt hấp phụ hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hoà tan và các chất hấp phụ. - Ưu điểm của phương pháp xử lý hoá học và lý hoá: + Loại bỏ hầu như toàn bộ các chất bẩn hoà tan và không hoà tan trong nước thải. + Hiệu xuất xử lý khá cao, có khả năng thu hồi chất thải quý. + Nước sau khi xử lý có thể dùng lại ở nhiều mục đích khác nhau. - Hạn chế: + Quy trình thực hiện tương đối phức tạp. + Chi phí đầu tư cho hoá chất và thiết bị lớn. + Thường sử dụng để xử lý nước thải có đầu ra đạt chất lượng cao do đó đòi hỏi kỹ thuật cũng như quản lý tốt. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 16 2.4.1.3 Phương pháp xử lý sinh hoá Phương pháp này thường dùng để loại những tạp chất phân tán nhỏ, keo chất hữu cơ hoà tan và một số chất vô cơ như: H 2 S, amoniac, nitơ, sunfic... Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật Sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình sinh trưởng chúng nhận các chất dinh dưỡng, xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng tăng lên. Nước thải sinh hoạt sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học có thể thải ra nguồn sông, hồ... Nếu đã đảm bảo được chỉ tiêu, tiêu chuẩn về vệ sinh môi trường và có thể tái sử dụng trong sản xuất. Nếu sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học mà không đáp ứng được nhu cầu người ta xử lý triệt để một trong những phương pháp như: ozôn hoá, hấp thụ bằng than hoạt tính... Những công trình xử lý sinh hoá chia làm hai nhóm: - Những công trình trong đó quá trình xử lý được thực hiện trong điều kiện tự nhiên: những cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học... quá trình xử lý diễn ra chậm chủ yếu dựa vào nguồn ôxi và sinh vật có trong nước và đất. - Những công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học biophin, bể làm thoáng sinh học aeroten,... do các điều kiện tạo nên bằng nhân tạo mà quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn và mạnh hơn. Quá trình xử lý trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn với BOD giảm từ 90÷95%. Trong trường hợp xử lý trên bể aeroten thường đưa một phần bùn hoạt tính tuần hoàn trở lại bể để tạo cho công trình đạt hiệ quả cao hơn. Phần bùn hoạt tính còn lại là bùn hoạt tính dư,bùn hoạt tính dư thường được đưa đến bể nén bùn làm giảm thể tích, giảm ẩm trước khi đưa vào bể metan để thực hiện quá trình lên men yếm khí. Quá trình xử lý nhân tạo không loại trừ triệt để các loại vi khuẩn, nhất là các loại vi khuẩn gây bệnh. Bởi vậy trong giai đoạn xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo cần khử trùng nước thải trước khi thải ra ngoài. Trong quá trình xử lý nước thải bằng bất kì phương pháp nào cũng tạo nên một lượng cặn đáng kể (bằng 0,5÷1% tổng lưu lượng nước thải). NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 17 Chất lơ lửng không hoà tan ở bể lắng đợt một gọi là cặn tươi. Cặn sau bể lắng hai gọi là màng vi sinh vật (sau bể biophin) hoặc bùn hoạt tính (sau bể aeroten). Nói chung, các cặn trên đều hôi thối và có mùi khó chịu (đặc biệt là cặn tươi) và nguy hiểm về vi sinh, do vậy cần phải xử lý cặn. Để giảm hàm lượng chất hửu cơ trong cặn và đạt chỉ tiêu cần áp dụng biện pháp xử lý sinh học kị khí trong công trình tự hoại bể lắng hai vỏ hoặc bể lắng metan. [ ]8 Bảng 2.1. Hiệu xuất xử lý nước thải sinh hoạt Phương pháp xử lý Theo chất lơ lửng (%) Theo BOD (%) - Cơ học - Hoá học - Hoá lý - Sinh hoá 50÷90 90 90 95 30 ÷ 35 0÷40 50÷75 90÷95 2.4.2. Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải Các phương pháp, dây chuyền công nghệ và các công trình xử lý nước thải trong đó phải được lựa chọn trên các cơ sở sau: - Quy mô (công suất) và đặc điểm đối tượng thoát nước (lưu vực phân tán của đô thị, khu dân cư, bệnh viện,…). Công suất trạm : Q = 50 m3/ngđ. - Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch của nó. - Mức độ cần thiết phải xử lý nước thải và các giai đoạn xử lý nước thải cần thiết. Căn cứ vào phần tính toán ở mục 2.1 ta có các thông số cần thiết sau: + Theo BOD5: D = 89,29 % (Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo BOD5). + Theo chất lơ lửng: D = 50% (Mức độ cần thiết xử lý nước thải theo SS) - Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất thủy văn,…. - Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải của địa phương. - Khả năng sử dụng nước thải cho các mục đích kinh tế tại địa phương. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 18 - Diện tích và vị trí đất đai sử dụng để xây dựng trạm xử lý nước thải (diện tích đất trống của bệnh viện hiện nay còn 4.803 m2). - Vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp, xử lý đạt yêu cầu. - Nguồn tài chính và các điều kiện kinh tế khác. Các trạm xử lý nước thải với công suất nhỏ và vừa phải đảm bảo một loạt các yêu cầu như xây dựng đơn giản, dễ hợp khối các công trình, diện tích chiếm đất nhỏ, dễ quản lý vận hành và kinh phí đầu tư xây dựng không lớn. Yếu tố hợp khối công trình là một trong những yếu tố cơ bản khi xây dựng các trạm xử lý công suất nhỏ và vừa ở điều kiện nước ta. Các công trình xử lý nước thải được hợp khối sẽ hạn chế việc gây ô nhiễm môi trường không khí, diện tích xây dựng nhỏ đảm bảo mỹ quan đô thị… Nước thải sinh hoạt có thể xử lý tại chỗ trong các công trình làm sạch sơ bộ (tách dầu mỡ, tách và xử lý cặn trong ‘‘nước đen’’,….), trong công trình xử lý cục bộ đối với hệ thống thoát nước độc lập hoặc trong công trình xử lý tập trung tại trạm xử lý khu vực. Xử lý nước thải tại chỗ sẽ làm giảm chi phí đầu tư xây dựng các tuyến cống thoát nước. [ ]9 2.4.3. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải bệnh viện 2.4.3.1. Hiện trạng xử lý nước thải tại bệnh viện NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 19 Sơ đồ 2.1. Sơ đồ hiện trạng xử lý nước thải tại bệnh viện - Nước thải sinh hoạt (phân, nước tiểu) từ WC: loại nước thải này theo ống dẫn PVC D110 dẫn vào bể tự hoại 3 ngăn không thấm đất để xử lý sơ bộ trước khi tập trung vào mương thoát nước chung rồi thải ra nguồn tiếp nhận. Nguyên lý hoạt động của bể tự hoại chủ yếu dựa vào biện pháp sinh học yếm khí, gồm các quá trình lắng cặn, lên men cặn lắng và quá trình lọc cặn còn lại sau khi lên men. Nước thải sau bể tự hoại theo ống dẫn ra mương thoát nước chung rồi thải ra nguồn tiếp nhận. - Nước thải sinh hoạt (nước rửa tay chân) từ WC: loại nước thải này theo ống dẫn PVC D90 đổ ra mương thoát nước chung rồi thải ra nguồn tiếp nhận. - Nước thải từ nhà ăn: loại nước thải này được xử lý sơ bộ (tách rác, lắng cặn thô, dầu mỡ) tại hố ga (đặt song chắn rác) trước khi đổ ra mương thoát nước chung rồi thải ra nguồn tiếp nhận. - Nước thải khác (từ nhà giặt, nước rửa dụng cụ thiết bị, vệ sinh sàn): loại nước thải này đổ ra mương thoát nước chung (xử lý sơ bộ tại các hố ga dọc theo mương) rồi thải ra nguồn tiếp nhận. Môi trường Nước thải từ WC của các khoa, phòng Nước thải khác Nước thải từ nhà ăn Nước rửa (D90-PVC) Phân tiểu (D110-PVC) Hố ga Hố ga Mương thoát chung (D300) Bể tự hoại Nước mưa chảy tràn Hố ga Hố ga Hố ga NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 20 - Nước mưa chảy tràn: sẽ tập trung vào mương thoát nước chung (bố trí các hố ga lắng cát, tách rác dọc theo mương) rồi đổ ra nguồn tiếp nhận. Định kỳ, lượng cát, cặn lắng tại hố ga sẽ được nạo vét. [ ]10 ” Nhận xét: Các biện pháp xử lý nước thải mà bệnh viện đang áp dụng chưa đảm bảo xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường theo quy định, do đó nước thải của bệnh viện đã ảnh hưởng xấu đến chất lượng môi trường và sức khoẻ cộng đồng. 2.4.3.2. Đề xuất biện pháp thu gom và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải của bệnh viện a) Đề xuất biện pháp thu gom nước thải - Tách riêng hệ thống thoát nước thải và nước mưa: - Thu gom toàn bộ nước thải sinh hoạt dẫn về hệ thống xử lý tập trung để xử lý trước khi đổ ra cống thoát nước của thành phố. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 21 Sơ đồ 2.2. Sơ đồ phương án thu gom, xử lý nước thải bệnh viện b. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải tại HTXL tập trung b1) Phương án 1: Môi trường Nước thải khác Hố ga Nước thải từ WC của các khoa, phòng Nước thải từ nhà ăn Nước rửa (D90-PVC) Phân tiểu (D110- PVC) Hố ga Hố ga Mương thoát chung (D300) Bể tự hoại Nước mưa chảy tràn Hố ga Ống thoát chung HTXL tập trung Hố ga NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 22 Sơ đồ công nghệ PA 1: Sơ đồ 2.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải – PA 1 Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý PA 1: Nước thải bệnh viện được thu gom theo đường ống riêng tập trung về bể gom. Tại đây, có lắp đặt giỏ chắn rác để tách rác ra khỏi nước thải nhằm tránh gây tắc nghẽn bơm và đường ống. Nước thải được bơm đến ngăn hoà trộn nước thải Bể chứa, phân hủy bùn Hút bùn định kì Bể khử trùng clorine Máy sục khí Bể gom(tách rác) Bể điều hòa Bể phân hủy kị khí Bể lắng 2 Mương thoát nước mưa Cống thoát nước Nước thải N ướ c tá ch từ b ùn Bùn dư NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 23 dưới đáy ngăn hoà trộn có lắp đặt máy sục khí chìm. Từ ngăn hoà trộn, nước thải được bơm qua bể phân hủy kị khí. Tại bể phân hủy kị khí xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học trong điều kiện thiếu khí, có tác dụng khử amoni- nitơ và phân hủy các chất hữu cơ kể cả chất hữu cơ khó phân huỷ trong nước thải y tế. Tiếp theo, nước thải tự chảy qua bể lắng 2 để lắng bùn. Lượng nước đã xử lý sau khi qua thiết bị lắng sẽ được châm hoá chất khử trùng (dung dịch chlorine) trên đường ống tự chảy qua bể khử trùng rồi theo mạng lưới thoát nước mưa ra cống thoát nước thành phố. Bùn dư từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm về bể chứa bùn. Nước tách ra từ bùn được tuần hoàn trở lại bể điều hòa, còn bùn nén sẽ được hút định kì. Ưu - nhược điểm của PA1: Ưu điểm: - Vận hành đơn giản. - Ít tốn kém năng lượng cũng như chi phí vận hành. - Hiệu suất của quá trình oxy hóa các chất hữu cơ, khử trùng lớn (80 – 90%). Nhược điểm: - Thời gian lưu nước trong bể dài. - Yêu cầu về diện tích xây dựng lớn. - Có mùi hôi khó chịu b2) Phương án 2: Phương pháp lọc sinh học (Biofilter) là công trình xử lý nước thải dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh học là tập thể các vi sinh vật hiếu khí, kị khí, kị khí tùy tiện. Các vi sinh vật hiếu khí được tập trung ở phần lớp ngoài của màng sinh học. Ở đây chúng phát triển và gắn với giá mang là các vật liệu lọc. Trong quá trình làm việc các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau đó nước thải đã làm sạch được thu gom xả vào lắng 2. Nước vào lắng 2 có thể kéo theo những mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc làm việc. Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 được quay trở lại làm nước pha loãng NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 24 cho các loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh học làm việc. Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hóa bỡi quần thể vi sinh vật ở màng sinh học. Màng này thường dày khoảng 0,1 – 0,4 mm. Các chất hữu cơ trước hết bị phân hủy bỡi vi sinh vật hiếu khí. Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxi hòa tan và sẽ chuyển sang phân hủy bỡi vi sinh vật kị khí. Lọc sinh học được dùng hiện nay chia làm hai loại: - Lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước (lọc sinh học nhỏ giọt ). - Lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc ngập trong nước. [ ]5 NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 25 Sơ đồ công nghệ PA 2: Sơ đồ 2.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải – PA 2. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý PA2: Nước thải bệnh viện được thu gom theo đường ống riêng tập trung về bể gom. Tại đây, có lắp đặt giỏ chắn rác để tách rác ra khỏi nước thải nhằm tránh gây Bùn hút định kì Bể chứa và phân hủy bùn Bể khử trùng clorine Máy sục khí Bể gom (tách rác) Bể điều hòa Bể lọc sinh học nhỏ giọt Bể lắng 2 Mương thoát nước mưa Cống thoát nước Nước thải N ướ c tá ch từ b ùn Bùn dư NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 26 tắc nghẽn bơm và đường ống. Nước thải được bơm đến ngăn hoà trộn nước thải dưới đáy ngăn hoà trộn có lắp đặt máy sục khí chìm. Từ ngăn hoà trộn, nước thải được bơm qua bể lọc sinh học. Tại bể lọc sinh học các chất hữu cơ sẽ bị oxy hóa nhờ hệ vi sinh vật. Tiếp theo, nước thải tự chảy qua bể lắng 2 để lắng bùn. Lượng nước đã xử lý sau khi qua thiết bị lắng sẽ được châm hoá chất khử trùng (dung dịch chlorine) trên đường ống tự chảy qua bể khử trùng rồi theo mạng lưới thoát nước mưa ra cống thoát nước thành phố. Bùn dư từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm về bể chứa bùn. Nước tách ra từ bùn được tuần hoàn trở lại ngăn hoà trộn nước thải, còn bùn nén sẽ được hút định kì. Ưu - nhược điểm của PA2: Ưu điểm: - Có thể xử lý nước thải hoàn toàn, hiệu suất xử lý cao. - Diện tích tiếp xúc với nước lớn do có lớp vật liệu lọc. Nhược điểm: - Thiết bị cồng kềnh, phức tạp, cần vật liệu lọc. - Chi phí đầu tư ban đầu lớn, chi phí vận hành cao. - Cần phải xử lý nước sơ bộ trước khi đưa vào bể Biofilter. - Hiệu suất xử lý giảm khi nồng độ chất bẩn tăng cao. - Phải thường xuyên thau rửa để các màng vi sinh vật tích đọng lại không làm tắc nghẽn các khe trong vật liệu lọc. b3) Phương án 3: Quá trình làm sạch trong bể aeroten là nhờ sinh vật hiếu khí. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng và để đảm bảo oxy cần cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ thì phải đảm bảo việc sục khí. Các quá trình trong bể diễn ra như sau: - Giai đoạn I: diễn ra quá trình hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy. Kết quả là BOD của nước thải giảm 40 – 80%. Ở giai đoạn này tốc độ tiêu thụ oxy là lớn nhất. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 27 - Giai đoạn II: diễn ra quá trình tái sinh bùn hoạt tính ( nghĩa là phục hồi khả năng hấp thụ của nó) và đồng thời oxy hóa đến cùng các chất hữu cơ hòa tan ( các chất chứa nitơ) còn lại là quá trình amon hóa. Tốc độ tiêu thụ oxy ở giai đoạn này nhỏ hơn nhiều so với giai đoạn đầu. - Giai đoạn III: diễn ra khi nước thải hầu như không còn BOD, là quá trình nitrat hóa các muối amon và tốc độ tiêu thụ oxy lại tăng lên. [ ]8 NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 28 Sơ đồ công nghệ PA 3: Sơ đồ 2.5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải - PA 3. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý PA 3: Bể khử trùng clorine Bùn hút định kì Máy sục khí Bể chứa, phân hủy bùn Bể gom (tách rác) Bể điều hòa Bể phân hủy kị khí Bể Aerotank Bể lắng 2 Mương thoát nước mưa Cống thoát nước Nước thải Bùn dư B ùn tu ần h oà n N ướ c tá ch từ b ùn NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 29 Nước thải bệnh viện được thu gom theo đường ống riêng tập trung về bể gom. Tại đây, có lắp đặt giỏ chắn rác để tách rác ra khỏi nước thải nhằm tránh gây tắc nghẽn bơm và đường ống. Nước thải được bơm đến ngăn hoà trộn nước thải dưới đáy ngăn hoà trộn có lắp đặt máy sục khí chìm. Từ ngăn hoà trộn, nước thải được bơm qua bể phân hủy kị khí. Tại bể nước thải được xử lý bằng biện pháp sinh học trong điều kiện thiếu khí, có tác dụng khử amoni - nitơ và một phần chất hữu cơ khó phân huỷ trong nước thải y tế. Tiếp theo, nước thải tự chảy lên thiết bị xử lý sinh học hiếu khí . Dưới đáy thiết bị có lắp đặt giàn ống và thiết bị phân phối khí dẫn từ máy thổi khí (được đặt trong hố tiêu âm để giảm ồn), tại đây diễn ra quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí nhờ hoạt động của các vi sinh vật. Nước thải tiếp tục được chảy qua bể lắng để lắng bùn. Nước đã xử lý sau khi qua thiết bị lắng sẽ được châm hoá chất khử trùng (dung dịch chlorine) trên đường ống tự chảy qua bể khử trùng rồi theo mạng lưới thoát nước mưa ra cống thoát nước thành phố. Bùn sau khi được lắng xuống bể lắng thì một phần sẽ được bơm tuần hoàn về bể Aerotank, bùn dư từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm về bể chứa bùn. Nước tách ra từ bùn được tuần hoàn trở lại bể điều hòa, còn bùn nén sẽ được hút định kì. Khí thoát ra từ các bể (bể kị khí và aerotank) sẽ được thu và đưa đi xử lý trước khi thải ra môi trường. Ưu - nhược điểm của PA3: Ưu điểm: - Vận hành đơn giản. - Hiệu suất xử lý cao, có thể xử lý nước thải có nồng độ BOD cao. - Chi phí đầu tư xây dựng thấp. - Thiết bị đơn gian có thể xây dựng dưới mặt đất, tận dụng làm bãi để xe. - Diện tích mặt bằng xây dựng không lớn. Nhược điểm: NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 30 - Phải cấy vi sinh vật ( bùn hoạt tính) ở bể Aeroten để kích thích sự phát triển của vi sinh vật. - Cần phải xử lý sơ bộ trước khi đưa nước vào hệ thống - Tiêu tốn năng lượng cho máy cấp khí. ” Nhận xét: Qua 3 phương án đã đưa ra ở trên thì phương án 3 là khả thi nhất đối với điều kiện của bệnh viện Giao Thông Vận Tải Đà Nẵng. - Diện tích xây dựng phù hợp với diện tích đang có của bệnh viện. - Hiệu quả xử lý cao. - Vận hành đơn giản. - Kinh phí đầu tư ít NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 31 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN 3.1. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ 3.1.1. Bể gom Nước thải bệnh viện được thu gom từ các đường ống riêng tập trung về bể gom để xử lý sơ bộ loại bỏ cặn lớn, cát… ra khỏi nước thải để đảm bảo quá trình xử lý cho các công trình tiếp theo. * Nội dung tích toán bể gom bao gồm các phần sau: - Xác định thể tích bể gom. - Xác định kích thước bể. 3.1.1.1. Xác định thể tích bể gom Ta xác định thể tích bể gom theo công thức sau. tQVg .max= (m3). Trong đó: gV : thể tích bể gom (m 3). hQ : lưu lượng nước thải lớn nhất theo giờ, 99,9max =Q (h). t : thời gian lưu nước trong bể. Chọn t = 0,5 giờ Vậy : 0,55,0.99,9 ==gV (m3). 3.1.1.2. Xác định kích thước của bể Chọn chiều cao của bể là h = 1,5 m Vậy diện tích mặt bằng của bể là: 3,3 5,1 5 === h V F g (m2) Chọn bể hình vuông có cạnh a = 1,8 m Vậy kích thước xây dựng của bể là: NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 32 Do hệ thống thoát nước của bệnh viện nằm sâu dưới mặt đất nên chọn: 4,0=bvh m. Vậy kích thước xây dựng của bể là: - Bể hình vuông cạnh: a = 1,8 m - Chiều cao xây dựng: hbể = hbv+ h = 0,4+1,5 = 1,9 m. ” Tại bể đặt tấm lưới tinh có kích thước lỗ 2 x 2 mm, bằng inox không rỉ để loại bỏ các chất có kích thước nhỏ ra khỏi nước thải trước khi bơm qua bể kị khí. 3.1.2. Bể điều hòa Bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và có thể làm đồng đều nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải để đưa vào xử lý cơ bản. Nước thải thường có lưu lượng và thành phần các chất bẩn không ổn định theo thời gian trong một ngày đêm. Sự dao động này nếu không được đều hòa sẽ ảnh hưởng đến chế độ công tác của trạm xử lý, đồng thời gây tốn kém nhiều về xây dựng cơ bản và quản lý. Thông thường khi thiết kế phải tính đến lưu lượng giờ lớn nhất và hàng loạt những thay đổi theo lưu lượng, như thể tích bể chứa, công suất máy bơm, tiết diện ống đẩy,…. Khi lưu lượng, nồng độ nước thải thay đổi thì kích thước các công trình xử lý cũng phải lớn hơn, chế độ làm việc nói chung là mất ổn định. Do vậy, lưu lượng nước thải đưa vào xử lý cần thiết phải điều hòa nhằm tạo cho dòng nước thải vào hệ thống xử lý hầu như không đổi, khắc phục những khó khăn cho chế độ công tác do lưu lượng nước thải dao động gây ra và đồng thời nâng cao hiệu suất xử lý cho toàn bộ dây chuyền. * Nội dung tích toán bể điều hòa gồm các phần sau: - Xác định thể tích bể điều hòa. - Xác định kích thước bể. - Tính toán hệ thống sục khí. 3.1.2.1. Xác định thể tích bể điều hòa Ta xác định thể tích bể điều theo công thức sau. tQV hđ .= (m3). Trong đó: đV : thể tích bể điều hòa (m 3). NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 33 hQ : lưu lượng nước thải theo giờ, 08,2=hQ (m3 / h). t : thời gian lưu nước trong bể. Chọn t = 9 h. Vậy Vdh = 2,08 . 9 = 19 (m3). 3.1.2.2. Xác định kích thước bể Chọn chiều cao lớp nước lớn nhất trong bể là hmax = 2,2m. Chiều cao bảo vệ hbv = 0,4m. Chiều cao tổng cộng của bể: H = hmax + hbv = 2,2 + 0,4 = 2,6 (m). Diện tích mặt bằng của bể: F = maxh Vd = 2,2 19 = 8,64 (m2). Chọn bể hình chữ nhật, có kích thước: Dài (L) x Rộng (B) = 4,8m x 1,8m 3.1.2.3. Tính toán hệ thống thổi khí - Lượng khí nén cần thiết cho khuấy trộn: đkhí VRq .= Trong đó: R : tốc độ khí nén, 12=R (l/m3.phút) (nguồn “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế các công trình – Lâm Minh Triết”) . đV : thể tích thực tế bể điều hòa, 64,16=đV m3. Vậy 68,19964,16.12 ==khíq l/phút = 3,33 l/s. - Chọn khuếch tán khí bằng ống khoan lỗ, bố trí một phía theo chiều dài, có lưu lượng khí là r = 120 l/phút.cái. Vậy số ống khuếch tán khí: n = r q khi = 2 120 68,199 = (ống). - Tính ống chính dẫn khí: Chọn đường kính của thiết bị sục khí d = 25mm. Tiết diện ống f = 4 d. 2π = 4 025,0.14,3 2 = 4,91.10-4 m2. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 34 Vận tốc khí trong ống: v = f q = 4 3 10.91,4 10.33,3 − − = 6,8 m/s. Thõa mãn yêu cầu về tốc độ khí đặc trung trong ống dẫn (v = 6 - 9 m/s). - Tính ống nhánh khuếch tán khí Lưu lượng trong một ống nhánh: qn = n q khi = 2 33,3 = 1,67 l/s. Chọn vận tốc trong ống nhánh v = 8 m/s. Tiết diện ống nhánh f = v q n = 8 10.67,1 3− = 0,21.10-3 m2. Đường kính ống d = π f.4 = 16 mm. Chọn ống có đường kính d = 17mm. Khi đó vận tốc ống nhánh là: v = 2d. q.4 π = 2 3 017,0. 10.67,1.4 π − = 7,36 m/s. Trên các ống nhánh, bố trí các lỗ đục với đường kính lỗ d = 2mm, khoảng cách giữa các lỗ là a = 30 ÷ 60 mm. Chọn a = 50mm. Các ống được bố trí sao cho mặt dưới ống phải đặt tuyệt đối theo phương ngang dọc theo bể trên các giá đỡ để ở độ cao 100 mm so với đáy bể. NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 35 Bảng 3.1. Tốc độ khí đặc trưng trong ống dẫn Đường kính, mm Vận tốc, m/s 25 – 75 6 - 9 100 – 250 9 - 15 300 – 610 14 - 20 760 – 1500 19 - 33 Bảng 3.2. Các thông số cho thiết bị khuếch tán khí Loại khuếch tán khí và cách bố trí Lưu lượng khí lit/phút.cái Hiệu suất chuyển hóa oxy tiêu chuẩn ở độ sâu 4,6m; % Đĩa sứ lưới 11 - 96 25 - 40 Chụp sứ lưới 14 - 71 27 - 39 Bản sứ lưới 57 - 142 26 - 33 Ống plastic xốp cứng bố trí: + Dạng lưới + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài 68 - 113 85 - 311 57 - 340 28 - 32 17 - 28 13 - 25 Ống plastic xốp mềm bố trí: + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài 28 - 198 57 - 198 26 - 36 19 - 37 Ống khoan lỗ bố trí: + Dạng lưới + Một phía theo chiều dài 28 - 113 57 - 170 22 - 29 15 - 19 Khuếch tán không xốp: + Hai phía theo chiều dài + Một phía theo chiều dài 93 - 283 283 - 990 12 - 23 9 - 12 (Nguồn: “Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình - Lâm Minh Triết (chủ biên) – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2004”). * Sau khi qua bể điều hòa: - Hàm lượng chất lơ lửng giảm 4%, còn lại: C1 = Cv x (100 – 4)% =200.(100 – 4)% = 192 (mg/l) - Hàm lượng BOD5 giảm 5%, còn lại: L1 = Lv x (100 – 5)% = 280.(100 – 5)% = 266 (mg/l) 3.1.3. Bể sinh học kị khí NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 36 Bể sinh học kị khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kị khí do một quần thể vi sinh vật hoạt động không cần sự có mặt của oxi không khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2… Trong đó có tới 65% là CH4 (khí metan). Vì vậy quá trình này còn được gọi là lên men metan và quần thể vi sinh vật được gọi tên chung là các vi sinh vật metan. Các chất hữu cơ được vi sinh vật phân hủy theo 2 giai đoạn: axit hóa và metan hóa ( hay lên men kiềm). Vì vậy người ta có thể thực hiện ở 2 bể riêng biệt, mỗi bể đảm nhiệm một giai đoạn riêng. [ ]5 Giai đoạn axit hóa: các vi sinh vật tạo thành axit gồm cả vi sinh vật kị khí và vi sinh vật tùy tiện. Chúng phân hủy chất ban đầu và chuyển hóa các sản phẩm phân hủy trung gian thành các axit hữu cơ bậc thấp, cùng các chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, axit béo, rượu, các axit amin, glyxerin, axeton, H2S, CO2, H2. Chất hữu cơ phức tạp Chất hữu cơ đơn giản Saccharose glucose + fuctoza Protein peptit + axit amin Lipit glyxerin + axit béo Giai đoạn metan hóa: các vi sinh vật metan đích thực mới hoạt động. Chúng là những vi sinh vật kị khí cực đoan, chuyển hóa các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2. Sản phẩm khí của lên men có khoảng 65 – 70% khí metan, 25 – 30% CO2 và một lượng nhỏ các khí khác. Đặc điểm nước thải có thể xử lý bằng bể sinh học kị khí là: hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước cao, như protein, dầu mỡ, không chứa các chất có độc tính đối với vi sinh vật, đủ các chất dinh dưỡng và nhiệt độ nước tương đối cao (trên 20oC). Hiệu suất phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước thải có thể đạt tới 80 – 90%. [ ]5 3.1.3.1. Nguyên lý làm việc của bể sinh học kị khí Bể sinh học kị khí là bể có chứa vật liệu rắn trơ là giá thể cố định cho vi sinh vật kị khí sống bám trên bề mặt. Giá thể đó có thể là đá, sỏi, than, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ,… Dòng nước thải phân phối đều, đi từ dưới lên tiếp xúc với màng vi sinh dính bám trên bề mặt giá thể. Do khả năng bám dính tốt của màng VSV VSV VSV VSV NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 37 vi sinh dẫn đến lượng sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài, vì vậy thời gian lưu nước nhỏ. Bể kị khí sử dụng giá thể là đá hoặc sỏi thường bị bít tắc do do các chất lơ lửng hoặc màng vi sinh không bám dính giữ lại ở khe rỗng giữa các viên đá hoặc sỏi. Giá thể là vật liệu nhựa tổng hợp có cấu trúc thoáng, độ rỗng cao (95%) nên vi sinh vật dễ bám dính và chúng thường được thay thế dần cho đá, sỏi. Trong bể kị khí do dòng chảy quanh co đồng thời do tích lũy sinh khối, nên rất dễ gây ra các vùng chết và dòng chảy ngắn. Để khắc phục nhược điểm này, có thể bố trí thêm hệ thống xáo trộn bằng khí biogas sinh ra thông qua hệ thống phân phối khí đặt dưới lớp vật liệu và máy nén khí biogas. [ ]4 3.1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men metan - Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng trước tiên đến quá trình. Nhiệt độ tối ưu của quần thể vi sinh vật sinh metan từ 35 – 55oC. Dưới 10oC vi sinh vật metan hầu như không hoạt động. - Nguyên liệu là các loại nước thải có độ ô nhiễm cao, các loại cặn phân, rác thải,.v.v. Hàm lượng chất rắn của nguyên liệu cần có là 7 – 9%. - pH môi trường: pH tối ưu của quá trình là 6,4 – 7,5. Song trong thực tế, người ta có những biện pháp kĩ thuật cho lên men ở pH = 7,5 – 7,8 vẫn có hiệu quả. - Các ion ion kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến hệ vi sinh vật sinh metan. Người ta đã xác định được tính độc của các ion kim loại đến hệ vi sinh vật như sau: Cr > Cu > Zn > Cd > Ni. Giới hạn nồng độ của kim loại này cho phép là: crom – 690; đồng - 150÷500; chì – 900; kẽm – 690; niken – 73 mg/l. [ ]5 3.1.3.3. Tính toán bể sinh học kị khí Tính toán thiết kế bể sinh học kị khí căn cứ vào các yếu tố sau đây: - Thành phần và tính chất nước thải. - Mức độ xử lý nước thải. * Nội dung tính toán bể sinh học kị khí bao gồm những phần sau: - Xác định thể tích bể kị khí. - Xác định kích thước bể. a. Xác định thể tích bể sinh học kị khí NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 38 Ta xác định thể tích bể điều theo công thức sau. tQV hkk .= (m3). Trong đó: kkV : thể tích bể kị khí (m 3). hQ : lưu lượng nước thải theo giờ, 08,2=hQ (h). t : thời gian lưu nước trong bể. Chọn 16=t h. Vậy 28,3316.08,2 ==kkV (m3). b. Xác định kích thước bể Chọn chiều cao lớp nước lớn nhất trong bể là hmax = 3,2m. Chiều cao bảo vệ hbv = 0,3m. Chiều cao tổng cộng của bể: H = hmax + hbv = 3,2 + 0,3 = 3,5 (m). Diện tích mặt bằng của bể: F = maxh Vd = 2,3 28,33 = 10,4 (m2). Chọn bể hình chữ nhật, chia thành 2 ngăn bằng nhau. - Kích thước của bể kỵ khí: Dài (L) x Rộng (B) = 4,6m x 2,3m - Kích thước mỗi ngăn: Dài (L) x Rộng (B) = 2,3m x 2,3m * Sau khi qua bể sinh học kị khí: - Hàm lượng BOD5 giảm 50%, còn lại: L2 = L1 x (100 – 50)% = 266 x (100 – 50)% = 133 (mg/l) - Hàm lượng COD giảm 40%, còn lại: L1.COD = Lv.COD x (100 – 40)% = 350 x (100 – 40)% = 210 (mg/l) - Hàm lượng TSS giảm 35%, còn lại: C2 = C1 x (100 - 35)% = 192 x (100 – 35)% = 125(mg/l). 3.1.4. Bể Aerotank Aerotank là một trong những công trình thường được sử dụng trong phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí nhân tạo. Phương pháp này dựa NGUYỄN CHƠN THÀNH Trang 39 trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển. Quá trình này của vi sinh vật gọi chung là các hoạt động sống, gồm hai quá trình: quá trình dinh dưỡng sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các yếu tố vi lượng khác để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối, phục vụ cho sinh sản; quá trình phân huỷ các chất hữu cơ còn lại thành CO2 và nước. Cả hai quá trình trên đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu oxy của hai quá trình trên người ta thường phải khuấy đảo khối nước hoặc sử dụng các biện pháp hiếu khí tích cực hơn như khí nén hoặc quạt gió với áp lực cao. 3.1.4.1. Nguyên lý làm việc của bể aerotank Nước thải sau khi đã xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào aeroten. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy, xử lý nước thải ở aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các hạt bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính. Vi