Nghiên Cứu Sử Dụng Vật Liệu ECO-BIO-BLOCK (EBB) Cải Tiến Xử Lý Nước Thải Bệnh Viện

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

2


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

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

i


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................................................................i
MỤC LỤC................................................................................................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG................................................................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH................................................................................................................................................vi
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................................................1
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................................................................................4
Các chỉ tiêu hữu cơ của nước thải y tế (BOD5, COD)...................................................................................5
Các chất dinh dưỡng trong nước thải y tế (các chỉ tiêu nitơ và phospho).....................................................5
Chất khử trùng và một số chất độc hại khác..................................................................................................6
Các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải y tế................................................................................................6
1.2. Các phương pháp xư lý và một số mô hình xử lý nước thải bệnh viện....................................................8
1.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải bệnh viện....................................................................................8
Hình 1.1: Song chắn rác.................................................................................................................................9
Hình 1.2: Bể hiếu khí truyền thống..............................................................................................................12
Bể hiếu khí hoạt động gián đoạn theo mẻ....................................................................................................12
Bể hiếu khí thổi khí kéo dài..........................................................................................................................12
Hình 1.3: Bể hiếu khí thổi khí kéo dài..........................................................................................................13
Bể lọc sinh học..............................................................................................................................................14
Bể lọc sinh học ngập nước.......................................................................................................................14
Hình 1.4: Giá thể vi sinh vật của bể lọc sinh học ngập nước......................................................................15
Bể lọc sinh học nhỏ giọt...........................................................................................................................15
Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo bể lọc sinh học.......................................................................................................16
Đĩa quay sinh học.........................................................................................................................................16
Hình 1.6 Cấu tạo đĩa quay sinh học.............................................................................................................17
Xử lý nước thải bệnh viện bằng bùn hoạt tính trong bể hiếu khí (Aerotank)..........................................17

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+

N-NO-3
T-P
QCVN
TSS
VSV

Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemistry Oxygen Demand)
Bộ Tài nguyên và Môi trường
Nhu cầu oxy hóa học (Chemistry Oxygen Demand)
Oxy hòa tan
Eco-bio-block
Nitơ Amoni
Nitơ Nitrat
Phốt pho tổng số
Quy chuẩn Việt Nam
Tổng chất rắn lơ lửng
Vi sinh vật

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần nước thải bệnh viện............................................................................7
Bảng 1.2 Các công trình xử lý cơ học....................................................................................9
Bảng 1.3 Áp dụng các quá trình hoá học trong xử lý nước thải...........................................10
Bảng 1.4: So sánh ưu nhược điểm của một số mô hình công nghệ xử lý nước thải bệnh viện
..............................................................................................................................................20
Bảng 1.5. Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar, Ấn Độ.............................21
Bảng 3.1 Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải bệnh viên E- Hà Nội....................32
Bảng 3.2 Nền mẫu mô phỏng nước thải...............................................................................33

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

vi


MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển của xã hội, y tế là lĩnh vực ngày càng được quan tâm
ở nước ta. Theo thống kê của Bộ Y tế, tính đến 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. Sự phát triển đó một mặt góp phần cho việc nâng cao
chất lượng đời sống, chăm sóc sức khỏe cho người dân nhưng mặt khác cũng
là nguồn phát sinh ra nhiều chất thải. Đặc biệt, nước thải phát sinh tại các cơ
sở khám chữa bệnh là một vấn đề đáng quan tâm hiện này. Trung bình mỗi
ngày đêm các cơ sở y tế thải ra khoảng trên 150.000 m 3 nước thải(Bộ Y tế,
2012). Ngoài phần nước thải phát sinh từ hoạt động lưu trú của cán bộ, y bác
sĩ và bệnh nhân , nước thải y tế còn bao gồm nước thải phát sinh từ quá trình
khám, chữa bệnh chứa nhiều kháng sinh, chất sát trùng và mẫu bệnh phẩm có
nguy cơ lây nhiễm cao nhiễm cao, gây nên những vấn đề không nhỏ về môi
trường và sức khỏe cộng đồng. Theo ông Jordan Ryan, nguyên Trưởng đại
diện thường trú Quỹ Môi trường Toàn cầu (UNDP) tại Việt Nam, có 80%
trường hợp mắc bệnh do nguồn nước bị ô nhiễm, trong đó có một phần là
từ nước thải các bệnh viện.
Do đó xử lý nước thải nói chung và xử lý nước thải bệnh viện là một vấn
đề đã và đang được các nhà khoa học quan tâm. Trên thế giới và Việt Nam đã
ứng dụng rất nhiều các giải pháp xử lý nước thải bệnh viện như là cơ học, hóa học
và sinh học . Trong đó ứng dụng sinh học để xử lý nước thải là giải pháp được
nhiều quốc gia ứng dụng. Đây là biện pháp đơn giản, rẻ tiền mà lại có hiệu quả
cao về mặt xử lý. Dựa trên sinh trưởng của vi sinh vật người ta có thể chia các hệ

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 <400mg/l) . Kết quả đó cũng
tương tự ở bể lọc sinh học nhỏ giọt.
Eco-bio-block (EBB) là vật liệu lọc sinh học được phát minh từ Nhật Bản,
được ứng dụng để xử lý nước thải theo cơ chế sinh trưởng bám dính của VSV.
EBB của Nhật Bản là một khối rắn được sản xuất thông qua quá trình pha
trộn các vật liệu như đá núi lửa ở Nhật kết hợp gắn các hệ vi sinh vật thân
thiện với môi trường ( Theo Hitoshi K và cộng sự, 2006) .Cơ chế hoạt động
của EBB được thực hiện thông qua vai trò của các vi sinh vật được gắn trong
trong khối với mật độ cao bởi độ rỗng và diện tích bề mặt tiếp xúc lớn của vật
liệu, tạo cơ hội nâng cao hiệu quả xử lý. Ở các nước Nhật, Ấn Độ, Malaisya,
Singapo... đã có những công trình công bố nghiên cứu cơ bản về sử dụng
EBB trong việc loại bỏ COD và Nitơ, Amoni trong nước thải sinh hoạt . Ở
nước ta, EBB cải tiến đã được Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam nghiên cứu và chế tạo thành công bằng
cách sử dụng các vật liệu sẵn có trong nước (sỏi nhẹ keramzite phối trộn với
cát, xi măng và than hoạt tính, cấy vi sinh vật). Viện Công nghệ môi trường
đã có các nghiên cứu về việc sử dụng EBB cải tiến để xử lý nước thải sinh
hoạt và nước hồ ao cho thấy hiệu quả xử lý của EBB cải tiến với các loại
nước thải này khá cao.Cần có nghiên cứu xử lý các đối tượng nước thải tiếp
theo để đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu này.
Xuất phát từ thực tiễn trên, em thực hiện đề tài “ Nghiên cứu sử dụng
vật liệu Eco-Bio-Block (EBB) cải tiến xử lý nước thải bệnh viện.” nhằm
thử nghiệm vật liệu EBB cải tiến trong xử lý nước thải bệnh viện.

2


1.2. Mục tiêu nghiên cứu
- Thử nghiệm sử dụng vật liệu EBB cải tiến trong xử lý nước thải bệnh
viện và đánh giá hiệu quả.

3


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Hiện trạng phát sinh và đặc trưng của nước thải bệnh viện
Nước thải bệnh viện là chất thải ở dạng lỏng phát sinh từ các cơ y tế
bao gồm: cơ sở khám bệnh, chữa bệnh; cơ sở y tế dự phòng; cơ sở nghiên
cứu, đào tạo y, dược; cơ sở sản xuất thuốc. Trong nước thải y tế, ngoài những
yếu tố ô nhiễm thông thường như chất hữu cơ, dầu mỡ động, thực vật, còn có
những chất bẩn khoáng và chất hữu cơ đặc thù, các vi khuẩn gây bệnh, chế
phẩm thuốc, chất khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng
sinh và có thể có các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá trình chẩn
đoán và điều trị bệnh. Do đó nước thải y tế cần được thu gom và xử lý đảm
bảo theo các qui định hiện hành.
Lượng nước thải phát sinh cần được xử lý tại các bệnh viện thường
được tính toán dựa trên số lượng bệnh nhân hoặc số giường bệnh (lượng nước
thải tính trên bệnh nhân trong ngày). Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã đưa ra
một vài phương pháp ước tính lượng nước thải phát sinh như sau:
- Bệnh viện quy mô nhỏ và trung bình: 200 - 500 lít/người.ngày.
- Bệnh viện quy mô lớn: 400 - 700 lít/người.ngày
- Bệnh viện trường học: 500 - 900 lít/người.ngày
Tuy nhiên, lượng nước thải thực tế thu gom phụ thuộc rất nhiều vào

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

(TS); tổng chất rắn lơ lửng (TSS); tổng chất rắn hòa tan (TDS). Chất rắn hòa
tan có kích thước hạt 10-8 - 10-6 mm, không lắng được. Chất rắn lơ lửng có
kích thước hạt từ 10-3 - 1 mm và lắng được. Ngoài ra trong nước thải còn có
hạt keo (kích thước hạt từ 10-5 – 10-4 mm) khó lắng.
Theo báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học Bộ Xây dựng “Xây dựng
TCVN: Trạm xử lý nước thải bệnh viện - Các yêu cầu kỹ thuật để thiết kế và
quản lý vận hành”. Hà Nội, 2008, trong nước thải bệnh viện hoặc các cơ sở y
tế khác, hàm lượng cặn lơ lửng dao động từ 75 mg/l đến 250 mg/l. Hàm lượng
của các chất rắn lơ lửng trong nước thải phụ thuộc vào sự hoạt động của các
bể tự hoại trong cơ sở y tế.

4


Các chỉ tiêu hữu cơ của nước thải y tế (BOD5, COD)
Các chỉ tiêu hữu cơ của nước thải y tế gồm có: nhu cầu oxy sinh hóa
(BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD). Các chỉ tiêu hữu cơ của nước thải y tế
gồm có: nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD). Theo
dự án hỗ trợ xử lý chất thải bệnh viện của bộ Y tế năm 2014 thì trong nước
thải bệnh viện tại Việt Nam, BOD5 thường có giá trị từ 120mg/l đến 250
mg/lít, COD từ 150-500mg/l.
Các chất dinh dưỡng trong nước thải y tế (các chỉ tiêu nitơ và phospho)
Trong nước thải y tế cũng chứa các nguyên tố dinh dưỡng gồm Nitơ và
Phốt pho. Các nguyên tố dinh dưỡng này cần thiết cho sự phát triển của vi sinh
vật và thực vật. Nước thải y tế thường có hàm lượng nitơ amôn (N-NH4+ )phụ
thuộc vào loại hình cơ sở y tế. Thông thường nước thải phát sinh từ các phòng
khám và các Trung tâm y tế quận/ huyện thấp (300 - 350 lít/giường. ngày)
nhưng chỉ số tổng Nitơ cao khoảng từ 50 - 90 mg/l. Các giá trị này chỉ có tính
chất tham khảo, khi thiết kế hệ thống xử lý cần phải khảo sát và đánh giá chính
xác nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải ở các thời điểm khác nhau.

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

thương hàn, Shigella sp. gây bệnh lỵ, Vibrio cholerae gây bệnh tả,...
Ngoài ra trong nước thải y tế còn chứa các vi sinh vật gây nhiễm bẩn
nguồn nước từ phân như sau:
-Coliforms và Fecal coliforms: Coliform là các vi khuẩn hình que gram
âm có khả năng lên men lactose để sinh ga ở nhiệt độ 35 ± 0.5 oC. Coliform có
khả năng sống ngoài đường ruột của động vật (tự nhiên), đặc biệt trong môi
trường khí hậu nóng. Nhóm vi khuẩn coliform chủ yếu bao gồm các loài như
Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella và cả Fecal coliforms
(trong đó E. coli là loài thường dùng để chỉ định nguồn nước bị ô nhiễm bởi
phân). Trong quá trình xác định số lượng Fecal coliform cần lưu ý kết quả có
thể bị sai lệch do có một số vi sinh vật (không có nguồn gốc từ phân) phát
triển được ở nhiệt độ 44oC.
-Fecal streptococci: nhóm này bao gồm các vi khuẩn chủ yếu sống
trong đường ruột của động vật như Streptococcus bovis và S.equinus. Một số
loài có phân bố rộng hơn hiện diện cả trong đường ruột của người và động vật
như S.faecalis và S.faecium hoặc có 2 biotype. Các loại biotype có khả năng
xuất hiện cả trong nước ô nhiễm và không ô nhiễm. Fecal streptococci rất dễ
6


chết đối với sự thay đổi nhiệt độ.
Bảng 1.1. Thành phần nước thải bệnh viện
Thông số
pH
TSS
BOD5
COD
Tổng Coliforms

Đơn vị

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

thức ăn đi vào cơ thể con người gây ra các căn bệnh nguy hiểm. Ngoài ra, khi
người dân sử dụng nước bị ô nhiễm do nước thải bệnh viện cũng có thể mắc phải
các bệnh ngoài da, nếu tiếp xúc lâu sẽ có nguy cơ mắc bệnh hiểm nghèo.
Nước thải bệnh viện cũng gây ra những ảnh hưởng không nhỏ tới môi
trường. Nước thải bệnh viện gây ra những ô nhiễm đặc trưng như sự ô nhiễm
do khả năng phân hủy sinh học các chất, quá trình tích lũy sinh học và lan
truyền các chất qua chuỗi thức ăn, gây độc tố sinh thái. Vì trong nước thải
bệnh viện, ngoài những dược phẩm có hoạt tính còn có những chất bổ trợ tổ
hợp sắc tố, nhứng chất có hoạt tính còn có những chất bổ trợ tổ hợp sắc tố,
nhứng loại thuốc được bài tiết ra ngoài mà không được cơ thể chuyển hóa.
Ngoài ra, những chất thải như máu, dịch nước tiểu có hàm lượng chất hữu cơ
cao, phân hủy nhanh nếu không được xử lý đúng tiêu chuẩn, không chỉ gây
bệnh mà còn mùi hôi thối, làm ô nhiễm môi trường không khí xung quanh.
7


1.2. Các phương pháp xư lý và một số mô hình xử lý nước thải bệnh viện
1.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải bệnh viện.
Với đặc trưng tính chất như chứa nhiều chất lơ lửng, giàu các dinh
dưỡng N, P, hữu cơ và vi sinh vật gây bệnh nên trong xử lý nước thải y tế các
giải pháp được áp dụng khá phong phú, tù các giải pháp cơ học để loại bỏ các
tạp chất thô, lơ lửng đến các giải pháp hóa học, sinh học trong xử lý bậc 2.
a)

Xử lý sơ bộ chất lỏng độc hại

Xử lý sơ bộ được áp dụng cho các loại nước thải từ các phòng như
phòng xét nghiệm, chất thải lỏng đòi hỏi phải khử khuẩn như khuẩn tả trong
phân hoặc dịch nôn mửa. Xử lý sơ bộ có thể sử dụng các biện pháp hóa học
để trung hòa, biện pháp hóa học, vật lý để khử khuẩn chất thải nguy cơ lây

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

Công trình

Áp dụng

Song chắn rác

Tách các chất rắn thô và có thể lắng.

Lưới chắn rác

Tách các chất rắn có kích thước nhỏ hơn.

Nghiền rác
Bể điều hòa
Khuấy trộn

Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn, đồng nhất.
Điều hòa lưu lượng và nồng độ (tải trọng BOD, SS)
Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải, giữ cặn lắng ở
trạng thái lơ lửng.

Tạo bông

Giúp cho việc tập hợp các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn lớn hơn

Lắng
Tuyển nổi

để có thể tách ra bằng lắng trọng lực.
Tách các cặn lắng và nén bùn.

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

công đoạn xử lý tiếp theo.
Tách phospho và nâng cao hiệu quả của việc tách cặn lơ

Hấp phụ

lửng ở bể lắng đợt 1.
Tách các chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp
hoá học thông thường hoặc bằng phương pháp sinh học.
Nó cũng được sử dụng để tách kim loại nặng, khử

Chlorine của nước thải trước khi xả vào nguồn.
Khử trùng bằng Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh. Chlorine là loại
Chlorine
Khử Chlorine
Khử trùng bằng

hoá chất được sử dụng rộng rãi nhất.
Tách lượng chlor dư còn lại sau quá trình chlor hoá.
Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.

ClO2/BrCl2/Ozone
/UV
(Metcalf & Eddy, 1991)
Phương pháp xử lý sinh học
Đây là phương pháp xử lý nước thải bệnh viện đượcứng dụng phổ
biến nhất ở nước ta cũng như các nước trên thế giới. Xử lý bằng phương pháp
sinh học là việc dựa trên khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để
khoáng hoá các chất bẩn hữu cơ trong nước thải thành các chất vô cơ, các
chất khí đơn giản và nước. Các vi sinh vật sử dụng một số hợp chất hữu cơ và

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

Bể hiếu khí trộn là loại bể hiếu khí dùng để xử lý sinh học hoàn toàn
hoặc không hoàn toàn các loại nước thải bệnh viện. Tác nhân để xử lý nước
thải là bùn hoạt tính. Trong quá trình này, các loại vi khuẩn hiếu khí tích tụ
thành các bông bùn (sinh trưởng lơ lửng) sẽ hấp thụ các chất hữu cơ và sử
dụng oxy được bão hòa trong nước để oxy hóa chất hữu cơ. Nồng độ ôxy hoà
tan cần thiết được duy trì trong hiếu khí là 4 mg/L, tối thiểu là 2 mg/L. Cấp
khí cho bể hiếu khí có thể bằng máy thổi khí hoặc máy khuấy. Chiều sâu đặt
thiết bị phân phối khí trong bể hiếu khí phụ thuộc chiều sâu bể, là 0,5 - 1m khi
dùng hệ thống cấp khí áp lực thấp hoặc 3 - 6 m khi dùng các hệ cấp khí khác.
.
11


Hình 1.2: Bể hiếu khí truyền thống
Bể hiếu khí hoạt động gián đoạn theo mẻ
Bể hiếu khí hoạt động gián đoạn theo mẻ (Sequencing Batch Reactor
– Sau đây viết tắt là SBR) kết hợp cả 3 quá trình xử lý thiếu khí, xử lý hiếu
khí và lắng bùn hoạt tính, được dùng để xử lý BOD và nitơ trong nước thải
bệnh viện. Số bể SBR tối thiểu là 2.
Trong bể SBR, liều lượng bùn hoạt tính dao động từ 0,5g/L đến 6 g/l.
Thời gian cấp nước thải và diễn ra quá trình thiếu khí từ 1,0 giờ đến 1,5 giờ;
thời gian sục khí tiếp theo từ 1,5 giờ đến 5,0 giờ; thời gian lắng, xả nước thải
và bùn từ 1,5 giờ đến 2,5 giờ. Tổng thời gian một chu kỳ trong bể SBR từ 4
giờ đến 9 giờ. Lượng bùn giữ lại sau mỗi chu kỳ trong bể SBR thường
chiếm 20 đến 30% thể tích bể.
Bể hiếu khí thổi khí kéo dài
Bể Hiếu khí thổi khí kéo dài thường dùng để xử lý BOD, nitơ amoni
và ổn định hiếu khí một phần bùn. Thời gian thổi khí trong bể hiếu khí ôxy
hóa hoàn toàn t (h) phải lớn hơn 4 giờ. Các công trình phía sau bể hiếu khí
thổi khí kéo dài để oxy sinh hóa hoàn toàn các chất hữu cơ được thiết kế theo

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

khuẩn Bacillus. Lớp trung gian là các vi khuẩn tùy tiện, như Pseudomonas,
Alcaignes, Flavobacterium, Micrococus và Bacillus. Lớp sâu bên trong màng
là vi khuẩn kị khí khử lưu huỳnh và nitrat Desulfovibrio.

13


Các thiết bị xử lý theo kiểu sinh trưởng này như : thiết bị lọc sinh học
nhỏ giọt, đĩa quay sinh học, thiết bị lọc sinh học hiếu khí, kỵ khí… Vật liệu
đệm là vật liệu có độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ và bề mặt riêng phần lớn
như sỏi đá, ống nhựa, sợi nhựa, sơ dừa,…
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý trong thiết bị lọc sinh học là:
bản chất của chất hữu cơ ô nhiễm, vận tốc oxy hóa, cường độ thông khí, tiết
diện màng sinh học, thành phần vi sinh, diện tích và chiều cao thiết bị, đặc
tính vật liệu đệm (kích thước, độ xốp và bề mặt riêng phân), tính chất vật lý
của nước thải, nhiệt độ của quá trình, tải trọng thủy lực, cường độ tuần hoàn,
sự phân phối nước thải.
Bể lọc sinh học
Bể lọc sinh học dùng để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
hiếu khí mức độ hoàn toàn hoặc không hoàn toàn. Bể hoạt động theo nguyên
tắc vi sinh vật dính bám trên vật liệu lọc rắn và hình thành màng lọc sinh học.
Áp dụng tại Việt Nam hiện có hai dạng bể lọc sinh học bao gồm:
- Bể lọc sinh học ngập nước
- Bể lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học ngập nước
Bể lọc sinh học ngập nước là loại công trình có giá thể thay cho vật liệu
lọc, đặt ngập trong nước để vi sinh vật dính bám. Vi sinh vật phát triển thành
các lớp màng để hấp thụ các chất hữu cơ và chất dinh dưỡng trong dòng
nước thải khi chuyển động qua bề mặt lớp đệm. Bể có thể hoạt động trong
điều kiện nước thải không có ôxy (bể kỵ khí) hoặc được sục khí để bão hòa

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