Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Quân Y

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 m
3
/ 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 m
3
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 BOD
5
khoảng 350 ÷ 400 mg/l, chất rắn lơ lửng 250÷ 300 mg/l, đặc biệt
5
hàm lượng vi sinh cao gấp 100 ÷ 1000 tiêu chuẩn cho phép. Đáng chú ý nhất là trong số
17267 m
3
nước thải hằng ngày thì chỉ có 12925 m
3
(chiếm 75%) đã được xử lý, tuy
nhiên chỉ có 3120 m
3
(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 m
3
/ 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
6
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: (http://www.moitruongauviet.com, 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:
(http://www.moitruongauviet.com, 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 ÷ 75
0
.
1.3.1.2 Lưới lọc:
Loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn.
7
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
8
- 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 : Al
2
(SO4

)
3
.18 H
2
O, NaAlO
2
,
Al
2
(OH)
5
Cl, Kal(SO
4
)
2
.12H
2
O, NH
4
Al(SO
4
)
2
, phèn sắt như :Fe
2
(SO
4
)
3
.2H
2
O,
Fe
2
(SO
4
)
3
.3H
2
O, FeSO
4
.7H
2
O, FeCl
3
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).
9
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 CO
2
, 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-NH
3
; 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:
10
- 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 BOD
5
< 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 CO
2
+ NH
3
+ C
5
H
7
NO
2
+ 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
C
5
H
7
NO
2
+ 5O
2
5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3
+ 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
11
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 ⇒ NH
3
+ H
2
O + 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
BOD
20
= 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
200gBOD
5
/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.
1.3.3.3.3 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
12
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. BOD
5
của nước thải sau xử lý thường thấp hơn
20mg/l, hàm lượng cặn lơ lửng từ 3 ÷ 25mg/l và N_NH
3
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
13
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 µm.
- 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 m
3
/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 CO
2
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 BOD
5
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
14

Xem chi tiết: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện Quân Y