HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG
-------  -------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VÂT LIÊU ECO-BIOBLOCK (EBB) CẢI TIẾN XỬ LÝ NƯỚC THẢI
BỆNH VIỆN

Người thực hiện

: NGUYỄN THỊ PHƯỢNG

Lớp

: MTC

Khóa

: 57

Chuyên ngành

: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Giáo viên hướng dẫn : ThS. HỒ THỊ THÚY HẰNG


HÀ NỘI – 2016


Địa điểm thực tập

: VIỆN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG


HÀ NỘI – 2016

4


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp em đã nhận được sự
giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy cô giáo, gia đình và bạn bè.
Nhân dịp này, em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo
hướng dẫn Th.S Hồ Thị Thúy Hằng cùng các thầy cô bộ môn Công nghệ Môi
trường- Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam, những người đã giành nhiều thời
gian, tạo nhiều điều kiện thuận lợi, tận tâm, tận tình hướng dẫn và truyền đạt
kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình
của Th.S Hoàng Lương và các cô, chú, anh , chị cán bộ nhân viên Viện Công
nghệ Môi trường- Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong
suốt thời gian thực hiện khóa luận.
Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn quan tâm, động
viên khích lệ em trong suốt thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2016
Người thực hiện

Nguyễn Thị Phượng


Nguyên lý xử lý nước thải của hệ thống..................................................................................................17
Hình 1.7: Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí.......................................17
Hình 1.8: Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt.......................................19
Hình 1.9. EBB được ứng dụng trong xử lý nước sông Melaka Malaysia....................................................23
......................................................................................................................................................................23
Hình 1.10. Ứng dụng của EBB trong làm sạch bể cá cảnh..........................................................................23
Hình 1.11. Hình ảnh viên EBB nguyên mẫu Nhật Bản................................................................................23
Hình 1.12. Sản phẩm EBB được chế tạo tại Viện Công nghệ môi trường...................................................25
Hình 2.1: Hình dạng mẫu vật liệu EBB cải tiến...........................................................................................27

ii


Hình 2.2. Dụng cụ cấy VSV vào vào EBB cải tiến.......................................................................................28
Hình 3.2 : Hiệu quả xử lý nước thải mô phỏng trong 7 ngày của EBB cải tiến, ở 3 mức lưu lượng...........40
Hình 3.4 Viên EBB cải tiến trong bể hiếu khí khi cấp khí 1l/phút và 3l/phút..............................................43
Hình 3.7: Ảnh hưởng của chế độ cấp khí tới hiệu quả xử lý nước thải thử nghiệm của vật liệu EBB cải tiến
......................................................................................................................................................................47
Hỉnh 3.8. Nước thải bệnh viện E sau xử lý...................................................................................................49

iii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD
BTNMT
COD
DO
EBB
N-NH4+

Bảng 3.3. Kết quả phân tích nước thải mô phỏng................................................................33
Bảng 3.4. Số lượng các vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí tổng số (CFU/g).................................34
Bảng 3.6. Hiệu quả xử lý nước thải bệnh viện E bằng vật liệu EBB cải tiến.......................47

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Song chắn rác................................................................................................9
Hình 1.2: Bể hiếu khí truyền thống.............................................................................12
Hình 1.3: Bể hiếu khí thổi khí kéo dài........................................................................13
Hình 1.4: Giá thể vi sinh vật của bể lọc sinh học ngập nước......................................15
Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học......................................................................16
Hình 1.6 Cấu tạo đĩa quay sinh học............................................................................17
Hình 1.7: Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí......17
Hình 1.8: Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện theo công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt.....19
Hình 1.9. EBB được ứng dụng trong xử lý nước sông Melaka Malaysia...................23
.....................................................................................................................................23
Hình 1.10. Ứng dụng của EBB trong làm sạch bể cá cảnh.........................................23
Hình 1.11. Hình ảnh viên EBB nguyên mẫu Nhật Bản..............................................23
Hình 1.12. Sản phẩm EBB được chế tạo tại Viện Công nghệ môi trường.................25
Hình 2.1: Hình dạng mẫu vật liệu EBB cải tiến..........................................................27
Hình 2.2. Dụng cụ cấy VSV vào vào EBB cải tiến.....................................................28
Hình 3.2 : Hiệu quả xử lý nước thải mô phỏng trong 7 ngày của EBB cải tiến, ở 3
mức lưu lượng.............................................................................................................40
Hình 3.4 Viên EBB cải tiến trong bể hiếu khí khi cấp khí 1l/phút và 3l/phút............43
Hình 3.7: Ảnh hưởng của chế độ cấp khí tới hiệu quả xử lý nước thải thử nghiệm của
vật liệu EBB cải tiến....................................................................................................47
Hỉnh 3.8. Nước thải bệnh viện E sau xử lý.................................................................49


1


thống xử lý sinh học thành hai nhóm là sinh trưởng lơ lửng : bể bùn hoạt tính
Aerotank, UASB, SBR…và sinh trưởng bám dính như lọc sinh học, màng sinh
học. Cả hai kiểu sinh trưởng này đều đem lại những hiệu quả nhất định trong xử
lý nước thải. Hiệu quả xử lý thường đạt của bể Aerotank từ 80-90% BOD5 và các
chất rắn lơ lửng (nồng độ BOD5 đầu vào thường
chất lượng của hệ thống thu gom trong các cơ sở y tế.
Theo thống kê của Bộ Y tế năm 2012, cả nước có 1.087 bệnh viện
(1.023 bệnh viện nhà nước, 64 bệnh viện tư nhân) với tổng số hơn 140.000
giường bệnh, ngoài ra còn có hơn 10.000 trạm y tế xã, hàng chục ngàn cơ sở
phòng khám tư nhân, cơ sở nghiên cứu, đào tạo, sản xuất dược phẩm, sinh
phẩm y tế. Riêng về nước thải, ước tính mỗi một ngày đêm các cơ sở y tế thải
ra trên 150.000m.

4


Tuy nhiên ,hiện trạng đáng báo động trong việc xử lý nước thải y tế là có tới
56% số bệnh viện trên toàn quốc chưa có hệ thống xử lý nước thải và 70% số
hệ thống xử lý nước thải hiện có không đạt tiêu chuẩn cho phép. (Bộ trưởng
bộ Y tế PGS.TS Nguyễn Thị Kim Tiến, 2012) . Và dù là qua xử lý hay chưa
xử lý nước thải của những cơ sở y tê nước thải hầu hết được gom dẫn rồi đổ
ra các hệ thống nước thải chung và các kênh mương.
Về đặc trưng, nước thải bệnh viện có hàm lượng chất hữu cơ dễ phân
hủy sinh học khá cao, lượng chất rắn lơ lửng lớn. Đặc biệt, nước thải bệnh
viện là nguồn điển hình chứa lượng lớn các vi khuẩn gây bệnh. Tại hầu hết
các bệnh viện đã khảo sát, khi phân tích mẫu nước thải cho thấy, tổng
Coliform nằm trong khoảng 106- 107 MNP/100ml, vượt tiêu chuẩn cho phép
nhiều lần. (Phí Thị Hải Ninh, Kỹ thuật xử lý chất thải). Ngoài các loại vi
khuẩn này, trong nước thải bệnh viện còn có một lượng không ít vi khuẩn gây
bệnh khác. Do vậy, nước thải bệnh viện nếu không có biện pháp xử lý hữu
hiệu, các mầm bệnh này sẽ bị phát tán ra môi trường và thủy vực tiếp nhận,
làm gia tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh, ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi
trường và sức khỏe cộng đồng.
Các chất rắn trong nước thải y tế (TS, TSS và TDS)
Thành phần vật lý cơ bản trong nước thải y tế gồm có: tổng chất rắn

Trong nước, nitơ tồn tại dưới dạng nitơ hữu cơ, nitơ amôn, nitơ nitrit và nitơ
nitrat (N-NO-3). Nitơ gây ra hiện tượng phú dưỡng và độc hại đối với nguồn
nước sử dụng ăn uống. Phốt pho trong nước thường tồn tại dưới dạng
orthophotphat (PO43-, HPO42-, H2PO4-, H3PO4 ) hay polyphotphat [Na3 (PO3)6]
và phốt phát hữu cơ. Phốt pho là nguyên nhân chính gây ra sự bùng nổ tảo ở một
số nguồn nước mặt, gây ra hiện tượng tái nhiễm bẩn và nước có màu, mùi khó
chịu.
Các chất thải bệnh viện (nước thải và rác thải) khi xả ra môi trường
không qua xử lý có nguy cơ làm hàm lượng nitơ và photpho trong các sông,
hồ tăng. Trong hệ thống thoát nước và sông, hồ, các chất hữu cơ chứa nitơ bị
amôn hoá. Sự tồn tại của NH4+ hoặc NH3 chứng tỏ sông, hồ bị nhiễm bẩn bởi
các chất thải. Trong điều kiện có ôxy, nitơ amôn trong nước sẽ bị các loại vi
khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter chuyển hoá thành nitrit và nitrat. Hàm lượng
5


nitrat cao sẽ cản trở khả năng sử dụng nước cho mục đích sinh hoạt, ăn uống.
Chất khử trùng và một số chất độc hại khác
Do đặc thù hoạt động của các cơ sở y tế, đặc biệt là các bệnh viện, các hóa
chất khử trùng đã được sử dụng khá nhiều, các chất này chủ yếu là các hợp chất
của clo (cloramin B, clorua vôi,...) sẽ đi vào nguồn nước thải và làm giảm hiệu
quả xử lý của các công trình xử lý nước thải sử dụng phương pháp sinh học.
Ngoài ra, một số kim loại nặng như Pb (chì), Hg (Thủy ngân), Cd
(Cadimi) hay các hợp chất AOX phát sinh trong việc chụp X- quang cũng như
tại các phòng xét nghiệm của bệnh viện trong quá trình thu gom, phân loại
không triệt để sẽ đi vào hệ thống nước thải có nguy cơ gây ra ô nhiễm nguồn
nước tiếp nhận.
Các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải y tế
Nước thải y tế có thể chứa các vi sinh vật (VSV) gây bệnh như:
Samonella typhi gây bệnh thương hàn, Samonella paratyphi gây bệnh phó

mg/l
mg/l
mg/l
MNP/100 ml

Khoảng giá trị
6.5 - 7.5
100 – 200
120 – 350
150 – 500
106 - 109

Giá trị trung bình
7.0
150
200
350
106 - 107
(Bộ Y tế, 2012)

Đối với lượng phát sinh và những đặc trưng như trên, nếu không được xử lý
hiệu quả trước khi thải ra môi trường, nước thải bệnh viện sẽ trở thành đối tượng
mang lại những tác động tiêu cực đến cả sức khỏe con người và môi trường.
Đối với con người, nước thải bệnh viện này là một trong những nhân tố
cơ bản có khả năng lan truyền vào nước thải những tác nhân truyền nhiễm
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,
qua các loại rau được tưới bằng nước thải. Khi nước thải bệnh viện được xả thải
ra môi trường mà không qua xử lý hoặc xử lý không đạt yêu cầu, các chất độc hại,
vi sinh vật gây hại trong nước thải sẽ xâm nhập vào môi trường và đi theo chuỗi

nhiễm rất cao.
Sữa vôi (CaO) có thể được sử dụng để khử trùng chất thải lỏng với hàm
lượng hữu cơ cao đòi hỏi phải khử trùng (như khuẩn tả trong phân hoặc dịch
nôn mửa). Để khử trùng khuẩn tả trong phân hoặc dịch nôn mửa, phân hoặc
dịch nôn mửa được trộn lẫn với sữa vôi theo tỷ lệ 1:2, thời gian tiếp xúc tối
thiểu là 6 giờ. Với nước tiểu, trộn theo tỷ lệ 1:1, thời gian tiếp xúc tối thiểu 2
giờ (Robert Koch Institute, 2003).
Nước thải phóng xạ từ xạ trị phải được thu gom riêng và được lưu giữ an
toàn cho đến khi cường độ phóng xạ đã giảm xuống đến mức cho phép. Sau thời
gian lưu giữ cần thiết, nước thải có thể được xả vào một hệ thống thoát nước.
b)

Xử lý bậc 1

Nước thải y tế sau khi xử lý bậc 1 bằng phương pháp cơ học trong các
công trình. Các pháp cơ học được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý
nước thải nói chung nhằm loại bỏ các tạp chất thô, có kích thước lớn và trong
nước thải y tế cũng vậy, chúng thường được đặt ngay đầu hệ thống xử lý hay
còn gọi là quá trình tiền xử lý nước thải.Tùy vào kích thước, tính chất hóa lí,
hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết mà
ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn

8


rác, lắng dưới tác dụng của lực li tâm, trọng trường và lọc. Các công trình xử
lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu, bể lắng (đợt 1), lọc…

Hình 1.1: Song chắn rác
Bảng 1.2 Các công trình xử lý cơ học

Tách các hạt cặn nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ tỷ trọng

Lọc
Màng lọc
Vận chuyển khí

của nước, hoặc sử dụng để nén bùn sinh học.
Tách các hạt cặn còn lại sau xử lý sinh học, hóa học.
Tương tự như quá trình lọc. Tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định.
Bổ sung và tách khí.

c) Xử lý bậc 2
Trong giai đoạn xử lý bậc hai có thể dụng các phương pháp hóa học và
sinh học.
Phương pháp hóa học.
9


Các phương pháp xử lý hóa học gồm có: oxy hóa khử, trung hòa - kết tủa
hoặc phản ứng phân hủy các chất độc hại.
Bảng 1.3 Áp dụng các quá trình hoá học trong xử lý nước thải
Quá trình

Áp dụng

Trung hoà

Đưa pH của nước thải về khoảng 6,5 – 8,5 thích hợp cho

Kết tủa

một số khoáng chất 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 và sinh sản nên khối lượng sinh khối được tăng lên. Dựa trên nhu cầu
ô xy trong quá trình sinh trưởng và chuyển hóa các chất ô nhiễm của vi sinh
vật người ta chia thành quá trình sinh học hiếu khí và quá trình sinh học kỵ
khí, ngoài ra còn có dạng trung gian trong nhu cầu oxy của vi sinh vật là quá
trình thiếu khí. Hoặc dựa trên phương thức sinh trưởng của vi sinh vật trong
10


các hệ thống xử lý người ta chia quá trình xử lý sinh học thành sinh trưởng
bám dính và sinh trưởng lơ lửng.
Qúa trình sinh trưởng lơ lửng được đề cập ở đây được hiểu đồng nghĩa
với bùn hoạt tính ở cả điều kiện hiếu khí và điều kiện kỵ khí. Tương tự như
vậy sinh trưởng bám dính được hiểu đồng nghĩa với màng sinh học.
 Sinh trưởng lơ lửng- bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là tập hợp các
VSV khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn kết lại thành dạng hạt bông với trung
tâm là các chất rắn lơ lửng trong nước. Các bông này có màu vàng nâu dễ
lắng có kích thước thừ 3 đến 150µm. Những bông này gồm các VSV sống và
cặn rắn( khoảng 30 đến 40% thành phần cấu tạo bông, nếu hiếu khí bằng thổi
khí và khuấy đảo trong thời gian ngắn thì con số này khoảng 30%, thời gian
dài khoảng 35% và kéo dài vài ngày có thể tới 40%). Những VSV sống ở đây
chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra còn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, động vật
nguyên sinh, dòi, giun…Bùn hoạt tính lắng xuống là ‘ bùn già,’, hoạt tính
giảm. Nếu được hoạt hóa sẽ sinh trưởng trở lại và thuộc tính phục hồi. Lượng
VSV trong bùn hoạt tính dao động trong khoảng 10 8 – 1012 trên 1 mg chất
khô. Hiệu quả của quá trình xử lý nước thải sẽ phụ thuộc vào nồng độ và tuổi
của bùn hoạt tính, thời gian lưu bùn trong thiết bị, pH, nhiệt độ nước thải…
(PGS.TS Lương Đức Phẩm,1998)
Bể hiếu khí truyền thống

các thông số sau:
- Thời gian nước lưu lại trong vùng lắng của bể lắng đợt hai với lưu
lượng lớn nhất không dưới 1,5giờ.
- Lượng bùn hoạt tính dư chọn bằng 0,35 kg trên5 1 kg BOD . Việc xả
bùn hoạt tính dư cho phép thực hiện đối với bể lắng và bể hiếu khí khi liều
lượng bùn đạt tới 5g/L - 6 g/L. Độ ẩm bùn xả từ bể lắng là 98% và từ hiếu khí
là 99,4%.

12


Hình 1.3: Bể hiếu khí thổi khí kéo dài
Quá trình sinh trưởng bám dính : Màng sinh học là tập hợp các loài
VSV khác nhau, có hoạt tính oxi hóa các chất hữu cơ trong nước khi tiếp xúc
với màng. Màng này dày từ 1-3 mm và hơn nữa, màu của màng thay đổi theo
thành phần của của nước thải từ màu xám đến màu nâu tối. Trong quá trình
xử lý nước thải chảy chảy qua fin lọc sinh hoc có thể cuốn theo các hạt màng
với kích thước từ 15-30µm có màu sáng vàng hoặc nâu.Màng sinh học được
tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỷ tế bào vi khuẩn, các VSV khác nhau và có
cả nguyên sinh động vật. Khác với quần thể VSV ở bùn hoạt tính ,, thành
phần và số lượng các loài ở màng sinh học tương đối đồng nhất. Mỗi màng
lọc có một quần thể cho riêng mình. Sự khác nhau không chỉ là số lượng mà
cả chất lượng. Khi nước chảy qua màng lọc sinh học, do hoạt động sống của
quần thể VSV sẽ thay đổi thành phần nhiễm bẩn của các chất hữu cơ có trong
nước. Các chất hữu cơ dễ phân giải được VSV sử dụng trước với vận tốc
nhanh, đồng thời số lượng của quần thể tương ứng này phát triển nhanh. Các
chất hữu cơ khó phân hủy sẽ được sử dụng sau với tốc độ chậm hơn và quần
thể VSV đồng hóa chúng phát triển muộn hơn. Màng sinh học được tạo thành
chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí. Ngoài ra màng còn có các vi khauanr tùy
tiện và kỵ khí. Ở ngoài cùng lớp màng là lớp hiếu khí, rất dễ thấy loại trực

ôxy (bể hiếu khí).
Giá thể của vi sinh vật kỵ khí là các tấm nhựa hình sóng dính kết với
nhau thành khối hoặc các loại đá cuội, antraxit, gạch vỡ,... đường kính tương
đương từ 40mm đến 70 mm xếp thành đống trong bể. Khối đệm có độ rỗng từ
40% (giá thể vật rắn dạng cục đường kính 40-50mm) đến 98% (giá thể là khối
tấm nhựa mỏng hình sóng). Nước thải dẫn vào trong bể lọc sinh học kỵ khí
phải tạo được thành dòng lan tỏa đều trong khe hở giữa hai bề mặt giá thể.
Thời gian nước lưu lại trong bể không nhỏ hơn 1,5 giờ. Hiệu suất xử lý nước
14