Lời cảm ơn
Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn
Nhân, PGS.TSKH Nguyễn Xuân Nguyên, người thầy đã hết sức tận tình
hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tôi từ khi bắt đầu xây dựng đề cương cho đến
khi hoàn thiện luận án này.
Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới:
Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Ban giám đốc
Trung tâm Đào tạo sau đại học, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường –
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Tư vấn và Chuyển giao công
nghệ nước sạch và vệ sinh môi trường (CTC) – Bộ Tài nguyên và Môi trường.
Đặc biệt là GS.TS Đặng Kim Chi, PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân, PGS.TS
Huỳnh Trung Hải, TS Phạm Hồng Hải đã luôn giúp đỡ và động viên tôi để tôi
hoàn thành tốt luận án này.
Các anh chị trong Trung tâm đào tạo sau đại học; Cán bộ phòng thí
nghiệm Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường; Cán bộ phòng thí nghiệm,
các anh chị phòng dự án, phòng thông tin của CTC; Viện Công nghệ sinh học
– Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam; các anh chị quản lý các trạm xử lý
nước thải tại các bệnh viện Thanh Nhàn, Xanh p«n, Trung tâm HIV Hà Nội
đã luôn giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã
luôn ủng hộ, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Hà Nội, ngày 21 tháng 05 năm 2008
Tác giả
Sreng Sokvung
1
Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng, tất cả các số liệu, kết quả nêu trong luận án này
là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả
Sreng Sokvung
Mục lục
11
1.2.2. Hin trng kim soỏt ô nhim do nc thi ti cỏc bnh vin
Vit Nam 12
1.3. Cụng ngh x lý nc thi bnh vin Vit Nam 14
1.3.1. Xử lý nớc thải bệnh viện bằng lọc sinh học nhỏ giọt 14
1.3.2. Xử lý nớc thải bệnh viện bằng hồ sinh học 15
1.3.3. Xử lý nớc thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính truyền thống 15
1.3.4. Xử lý nớc thải bệnh viện bằng công nghệ lọc sinh học nhiều bậc
(có đệm vi sinh)
16
1.3.5. Đánh giá hiệu quả xử lý của các công nghệ xử lý nớc thải bệnh
viện 17
3
1.4. Công nghệ AAO xử lý sinh học nớc thải bệnh viện 21
1.4.1. Công nghệ AAO xử lý nớc thải 21
1.4.1.1. Quỏ trỡnh x lý ym khớ 22
1.4.1.2. Quỏ trỡnh x lý thiu khớ 23
1.4.1.3. Quỏ trỡnh x lý hiu khớ 24
1.4.1.4. Quỏ trỡnh khụ photpho 25
1.4.2. Sơ đồ công nghệ xử lý nớc thải bệnh viện bằng công nghệ AAO
27
1.4.3. Thit b CN 2000 x lý nc thi bnh vin 28
1.4.3.1. Cu to thit b CN 2000 28
1.4.3.2. c im thit b CN 2000 33
1.4.3.3. S cụng ngh x lý nc thi bnh vin bng thit b
CN 2000 35
1.5. Mụ hỡnh hoỏ cỏc quỏ trỡnh cụng ngh 37
1.6. Gii thiu hin trng kim soỏt ô nhim do nc thi bnh vin v nc
thi Campuchia 40
3.2.6.2. Tính toán quá trình nitrat hoá 77
3.2.6.3. Tính lượng bên 78
3.2.6.4. Nhu cầu oxy và lượng không khí cần thiết 81
3.3. Mô hình dãy hộp với dòng ngược cho các ngăn yếm khí – thiếu khí –
hiếu khí của thiết bị CN 2000 xử lý nước thải bệnh
viện 83
3.3.1. S¬ ®å m« h×nh d·y hép
83
5
3.3.2. Xây dựng mô hình tổng quát
87
3.3.3. Phơng pháp giải 89
3.4. Xây dựng phần mềm tính toán quá trình xử lý nớc thải bệnh viện
bằng thiết bị CN
2000 89
3.4.1. Thông số đầu vào của chơng trình
89
3.4.2. Sơ đồ tính toán quá trình xử lý nớc thải bệnh viện bằng thiết bị
CN 2000 89
3.5. ng dng phn mm tớnh toỏn kim tra cỏc trm x lý nc thi bnh
vin bng thit b CN 2000 90
Kt lun 96
Kin ngh 98
Danh mc cỏc cụng trỡnh ca tỏc gi
Ti liu tham kho
Ph lc
6
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Các ký hiệu
BOD Th«ng sè BOD
Lượng bên sinh ra tại ngăn thiếu khí của thiết bị CN 2000
trong một ngày, [kg/ngày]
G
BN
Lượng bên sinh ra trong quá trình nitrat hoá trong một ngày,
[kg/ngày]
7
G
BO
Lượng bên sinh ra trong quá trình khô BOD trong một ngày,
[kg/ngày]
G
BU
Lượng bên sinh ra tại ngăn yếm khí của thiết bị CN 2000 trong
một ngày, [kg/ngày]
H
2
S Nång ®é hy®rosunfua, [mg/l]
N
T
Nồng độ nit¬ tổng, [mg/l]
N
T,r
Nồng độ nit¬ tổng đầu ra thiết bị CN 2000, [mg/l]
N
T,v
Nồng độ nit¬ tổng trong nước thải đi vào thiết bị CN 2000,
[mg/l]
OC
o
3
/ngày]
Q
n
Lưu lượng nước thải đi vào thiết bị CN 2000 trong một ngày,
[m
3
/ngày]
S Nång ®é chÊt dinh dìng (c¬ chÊt) trong níc th¶i, [mg/l]
SS Nồng độ chất rắn lơ lửng, [mg/l]
TT
A
Tải trọng thể tích theo nit¬ tổng của ngăn thiếu khí của thiết bị
CN 2000, [kg N
T
/m
3
.ngày]
8
Ti trng th tớch theo nitơ tng ca ngn thiu khớ ca thit b
CN 2000 tớnh theo thc nghim, [kg N
T
/m
3
.ngy]
Ti trng th tớch theo nitơ tng ca ngn thiu khớ ca thit b
CN 2000 tớnh theo mụ hỡnh, [kg N
T
/m
3
bỏm
CTC Trung tâm T vấn Chuyển giao Công nghệ nớc sạch và Vệ
sinh môi trờng
9
JICA Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản
ngđ Ngày đêm
NTBV Nớc thải bệnh viện
ODA Nguồn vốn hỗ trợ chính thức
Oxic Quá trình xử lý sinh học hiếu khí
TB Trung bình
TC Tiêu chuẩn
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh
TW Trung ơng
VSV Vi sinh vật
WB Ngân hàng Thế Giới
XLNT Xử lý nớc thải
Danh mc cỏc bng
Trang
Bng 1.1. Định mức sử dụng nớc tính theo giờng bệnh 4
Bng 1.2. Tiờu chun nc cp v lng NTBV
5
Bng 1.3. Các chỉ tiêu ô nhiễm chính của
NTBV 6
Bng 1.4. Đánh giá chỉ tiờu ô nhim chung cho tng tuyn 8
Bng 1.5. Đặc tính ô nhim ca NTBV theo cỏc khoa
8
Bng 1.6. Đánh giá nớc thải của các bệnh viện theo chuyên khoa 8
Bng 1.7. Ch tiờu vi sinh trong NTBV 9
Bng 1.8. Các vi khuẩn gây bệnh trong NTBV cha qua xử lý
Bng 3.5. Các thông số nớc thải tại trạm XLNT Trung tâm HIV 91
Bng 3.6. Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn 92
Bng 3.7. Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn 92
Bng P1.1. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ chất ô nhiễm của
NTBV khi thải ra môi trờng
Bng P1.2. Nớc thải công nghiệp Giá trị gii hn cỏc thụng s v nng
cht ô nhim
Bng P4.1. Các giá trị COD
tt
v COD
tn
Bng P4.2. Diễn biến thông số của nớc thải qua các ngăn xử lý của thiết bị
CN 2000
Bng P4.3. Cỏc giỏ tr v
Bng P4.4. Các giá trị v
Bng P4.5. Cỏc giỏ tr v
Bng P4.6. Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Thanh Nhàn
Bng P4.7. Các thông số nớc thải tại trạm XLNT Trung tâm HIV
Bng P4.8. Các thông số nớc thải tại trạm XLNT bệnh viện Xanh Pôn
Bng P4.9. S lng VSV tng s trong nc thi (s khun lc trong 1 ml
mu)
Bng P4.10. Giá trị các thông số đầu ra tính theo mô hình và theo thực
nghiệm của một số trạm XLNT
Danh mc cỏc hỡnh v, th
12
Trang
Hỡnh 1.1. Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng lọc sinh học nhỏ giọt
15
Hỡnh 1.2. Sơ đồ công nghệ xử lý NTBV bằng hồ sinh học
15
v COD
tn
60
Hỡnh 3.2. Sơ đồ dòng nớc thải trong thiết bị CN 2000 64
Hỡnh 3.3. S phng ỏn cụng ngh XLNT bng thit b CN 2000
65
Hỡnh 3.4. So sánh giá trị v 68
Hỡnh 3.5. So sánh giá trị v 73
Hỡnh 3.6. So sánh giá trị v 76
Hỡnh 3.7. Sơ đồ mô hình dãy hộp với dòng ngợc theo chiu cao ngn ca
thit b CN 2000 84
Hỡnh 3.8. Sơ đồ mô hình dãy hộp với dòng ngợc theo chiu cao mụ t cỏc
ngn ca thit b CN 2000 85
Hỡnh 3.9. Sơ đồ mô hình dãy hộp với dòng ngợc theo chiu cao mụ t quỏ
trỡnh x lý hiu khớ 86
Hỡnh 3.10. Sơ đồ tính toỏn trm x lý NTBV bng thit b CN 2000
90
Hỡnh 3.11. Nồng độ N
T,r
theo tớnh toỏn v thc nghim 93
Hỡnh 3.12. Thụng s BOD
r
theo tớnh toỏn v thc nghim 93
Hỡnh P3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ trạm xử lý NTBV bằng thiết bị
CN 2000
Hỡnh P3.2. Sơ đồ lấy mẫu nớc thải tại trạm xử lý NTBV bằng thiết bị CN
2000
14
Hình P5.1. S¬ ®å mÆt b»ng tr¹m XLNT bÖnh viÖn Thanh Nhµn – Hµ Néi
Hình P5.2. S¬ ®å mÆt b»ng tr¹m XLNT Trung t©m HIV – Hµ Néi
trạm XLNT thì có khoảng 40% bệnh viện xử lý theo công nghệ hợp khối,
trong đó thực hiện trên một loại thiết bị có tên gọi là CN 2000 cho kết quả khá
cao trong nhóm các bệnh viện khảo sát. Đây là công nghệ kết hợp nhiều quá
trình xử lý các chất hữu cơ, nit¬ và photpho theo các quy trình yếm khí, thiếu
khí, hiếu khí trên lớp đệm vi sinh bám cho hiệu quả xử lý cao với giá thành
đầu tư và vận hành hợp lý.
Để chuẩn hoá và mở rộng ứng dụng, nâng cao chất lượng tư vấn thiết
kế, tối ưu hoá quá trình quản lý và vận hành trạm xử lý NTBV bằng thiết bị
CN 2000 đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải của TCVN, chúng
tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu mô hình hoá quá trình xử lý nước thải
bệnh viện bằng thiết bị CN 2000”.
Mục đích nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu xây dựng các mô hình tính toán công nghệ kết hợp quá
trình xử lý yếm khí – thiếu khí – hiếu khí (AAO) trên lớp vi sinh bám trong
thiết bị CN 2000 để xử lý NTBV;
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Các mô hình động học dãy hộp và mô hình thèng kê áp dụng trên các
trạm XLNT bằng thiết bị CN 2000 tại một số bệnh viện của Hà Nội: Thanh
Nhàn, Xanh P«n và Trung tâm điều trị bệnh nhân HIV;
Luận án đã đạt được những kết quả sau:
- Xây dựng được các mô hình thống kê mô tả mối quan hệ giữa các
thông số nước thải của các bệnh viện Việt Nam;
- Xây dựng được mô hình thống kê tính toán thiết bị CN 2000 thực hiện
các quá trình XLNT theo công nghệ AAO trên lớp đệm vi sinh bám;
17
- Xây dựng được mô hình dãy hộp cấu trúc dòng bên trong các ngăn xử
lý sinh học của thiết bị CN 2000;
- Hoàn thiện phần mềm tính toán quá trình XLNT bằng thiết bị CN 2000
trên cơ sở các mô hình nói trên và đã kiểm tra độ tương thích của các mô hình
tại trạm XLNT của một số bệnh viện tại Hà Nội;
ngày, theo ngày trong tuần. Chính vì vậy trong tính toán người ta đưa ra hệ số
hiệu chỉnh tính không đều K cho quy mô bệnh viện (tính theo số giường bệnh
hoặc số nhân viên phục vụ). Thường thì giá trị K không vượt qua 2,5 [21].
Ngoài ra trong tính toán còn chấp nhận tiêu chuẩn thoát nước bằng tiêu chuẩn
cấp nước, do vậy lượng nước mà bệnh viện dùng trong một ngày chính là
lượng nước thải trong một ngày. Cũng có thể tính toán lưu lương NTBV theo
định mức sử dụng nước tính trên giường bệnh được trình bày trong bảng 1.1
[10].
Bảng 1.1. Định mức sử dụng nước tính theo giường bệnh
Đối tượng Số lượng/ngày Nhu cầu tiêu thụ nước, l/ngày
Số giường bệnh
Số cán bộ công nhân viên
Người nhà bệnh nhân
N
(0,8 - 1,1)N
(0,9 - 1,3)N
300 - 500
100 - 150
50 - 70
19
Sinh viên thực tập, khách (0,7 - 1,0)N 20 - 30
Tổng số nước dùng thực
tế
(3,4 - 4,4)N 470 - 600
Tính cả nhu cầu phát triển 650 - 950 l/giường/ngày
ở Việt Nam cũng có thể xác định lưu lượng nước thải của bệnh viện Đa
khoa theo TCVN 4470:87 nh thể hiện trong bảng 1.2 [21].
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn nước cấp và lượng NTBV
STT
Quy mô bệnh viện
300-400
>400
>500
Nhưng do nhiều nguyên nhân mà thực tế lượng nước thải của một
giường bệnh trong một ngày đêm lớn hơn nhiều lần so với quy định hiện hành
của TCVN, và ở mức từ 600 - 1000 l/giường ngày đêm phụ thuộc vào các loại
bệnh viện và các cấp bệnh viện [21].
1.1.2. Tính chất và thành phần NTBV
NTBV là một dạng của nước thải sinh hoạt đô thị. Trong nước thải
chứa chủ yếu các chất hữu cơ có nguồn gốc do sinh hoạt của con người. Tuy
nhiên do nước dùng trong quá trình khám chữa bệnh và chăm sóc bệnh nhân
nên về mặt vÔ sinh và dịch tễ học thì trong NTBV chứa nhiều vi khuẩn gây
bệnh, dễ lây lan cho người qua đường nước.
NTBV phát sinh từ ba nguồn chính sau:
20
- Nước thải từ các phòng điều trị, từ các phòng xét nghiệm (giải
phẫu bệnh, huyết học, truyền máu, lau rửa sau các ca mỉ, khoa lây). Đây là
nguồn tạo ra các chất thải nguy hại;
- Nước thải chứa các hoá chất (có các hoá chất độc hại) sinh ra từ
các phòng dược nh các loại thuốc, vacxin, huyết thanh, dung môi hữu cơ, hoá
chất xét nghiệm, các hợp chất vô cơ …;
- Nước thải sinh hoạt của các phòng cán bộ công nhân viên, nhà
bếp, nhà ăn chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân huỷ, các hợp chất vô cơ…
NTBV là một nguồn thải gây nguy hiểm cho môi trường vì khả năng
lan rộng trong môi trường, mức độ nhiễm khuẩn cao, khả năng tồn tại lâu và
nhân lên của vi khuẩn gây bệnh trong điều kiện giàu chất hữu cơ của nước
thải. NTBV có thể mang các tác nhân mầm bệnh như tả, thương hàn, phó
thương hàn, bệnh than, lao, lþ amip, leptospyros, bệnh vàng da nhiễm trùng,
viêm gan siêu vi trùng, bệnh nhiễm virut ruột, giun sán, nÊm mốc, bại liệt
[21].
15
5
10
6
160
150
200
28
9
10
7
220
200
350
36
12
10
9
100
30
80 *
30 *
6 *
5000
* TCVN 5945:2005 (loại B)
Dưới đây sẽ nêu lên những nghiên cứu về NTBV ở Việt Nam.
+ Đánh giá chung về NTBV ở Việt Nam:
Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Xuân Nguyên và cộng sự (Ban
chỉ đạo quốc gia về cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường), Trần Đức
Hạ (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội), Phạm Thị Ngọc Bích (Bộ Xây
2
S
(mg/l)
BOD
5
(mg/l)
COD
(mg/l)
P
T
(mg/l)
N
T
(mg/l)
SS
(mg/l)
TW 6,97 4,05 99,8 163,2 2,55 16,6 18,6
Tỉnh 6,91 7,48 163,9 214,4 1,71 18,93 10,0
Ngành 7,12 4,84 139,2 179,9 1,44 18,85 46,0
Bảng 1.5. Đặc tính « nhiễm của NTBV theo các khoa
Khoa
Thông số
pH
H
2
S
(mg/l)
BOD
5
(mg/l)
- Tất cả các bệnh viện đều có mức độ « nhiễm cao so với tiêu
chuẩn cho phép;
- Theo các khoa thì khoa dược có hàm lượng chất « nhiễm cao
nhất, khoa hành chính có « nhiễm thấp nhất;
- Theo tuyến thì bệnh viện tuyến Tỉnh « nhiễm hơn so với tuyến
TW và tuyến Ngành. Nguyên nhân có thể là lượng nước sử dụng của bệnh
viện tuyến Tỉnh thực tế thấp hơn các tuyến khác;
- Theo chuyên khoa không có sự khác biệt đáng kể.
+ Nghiên cứu của Từ Hải Bằng và cộng sự (Viện Y học Lao động và Vệ
sinh Môi trường) về chỉ tiêu vi sinh trong NTBV (32 bệnh viện từ tuyến
Huyện đến TW và từ Bắc vào Nam) được thể hiện trong bảng 1.7 [3].
Bảng 1.7. Chỉ tiêu vi sinh trong NTBV
Vi sinh vật N
Giá trị thấp
nhất
Trung bình
Giá trị cao
nhất
Tổng số vi khuẩn hiếu
khí/1ml
32 2000 942 10
7
32 10
10
Cl.perfrigen/10ml 32 30 9.412 855 10
2
Coliform/100ml 32 15 10
4
234 10
6
Enterobacter 30/155 19,36
K. pneumoniae 20/155 12,91
Citrobacter 3/155 1,93
Vi khuẩn khác 17/155 10,96
Tóm lại với chỉ tiêu vi sinh, NTBV luôn có nguy cơ tiềm tàng dưới
đây:
- Nguy cơ vi khuẩn: Tất cả các vi khuẩn gây bệnh có thể tìm thấy
trong nước thải như: Samonella, Shigella, Coliform, Pseudomonas,
tô cầu, liên cầu;
- Nguy cơ virut: Chủ yếu là virut đường tiêu hoá, virut gây ỉa chảy
lỏng ở trẻ em;
- Nguy cơ ký sinh trùng: Amip, trứng giun, sán và các nÊm hạ đẳng.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©