Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng BOD5, COD và NH4 đến hiệu quả khử trùng của dung dịch SUPOWA đối với nước thải bệnh viện

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
-------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG
BOD5, COD VÀ NH4+ ĐẾN HIỆU QUẢ KHỬ TRÙNG CỦA
DUNG DỊCH SUPOWA ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN
CHUYÊN NGHÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN THỊ NGUYỆT

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
-------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG
BOD5, COD VÀ NH4+ ĐẾN HIỆU QUẢ KHỬ TRÙNG CỦA
DUNG DỊCH SUPOWA ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN

NGUYỄN THỊ NGUYỆT

CHUYÊN NGHÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: ……………………………………….......
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
Hướng dẫn 1: PGS. TS. Nguyễn Hoài Châu

Hướng dẫn 2: TS. Lê Ngọc Thuấn

HÀ NỘI, NĂM 2017


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn chính: PGS. TS. Nguyễn Hoài Châu

Cán bộ hướng dẫn phụ: TS. Lê Ngọc Thuấn

Cán bộ chấm phản biện 1: TS. Lê Thanh Sơn

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Mai văn Tiến

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày ….. tháng … năm 201


i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là
trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Thị Nguyệt

ii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn tới các Thầy, Cô giáo
trường đại học Tài nguyên và môi trường Hà Nội đã truyền đạt những kiến
thức quý báu trong thời gian học tại trường (2015 – 2017).
Để hoàn thành luận văn này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
PGS. TS. Nguyễn Hoài Châu và TS. Lê Ngọc Thuấn đã giúp đỡ và chỉ bảo
tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi cũng xin được bày tỏ lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Viện Công nghệ
môi trường - Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam và phòng Công nghệ Hoá lý
môi trường đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực tập, hoàn thiên luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị đồng nghiệp đã hỗ trợ tôi nghiên
cứu đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng BOD5, COD và NH4+đến
hiệu quả khử trùng của dung dịch SUPOWA đối với nước thải bệnh viện” và
toàn thể các đồng nghiệp đã tạo điều kiện,giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực
hiện luận văn.
Cuối cùng tôi xin được bày tỏ lời cảm ơn tới người thân, bạn bè và gia
đình đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Học viên

Nguyễn Thị Nguyệt

iii

MỤC LỤC
DANH MỤC СÁС TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... v
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của luận văn ............................................................................ 1
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu .................................................................. 2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ................................................................................. 4
1.1. Nước thải bệnh viện và đặc trưng ô nhiễm ................................................ 4
1.1.1. Đặc điểm ô nhiễm nước thải bệnh viện ...................................................... 4
1.1.2. Quy định về vi sinh trong nước thải y tế ..................................................... 7
1.2. Các phương pháp khử trùng nước thải bệnh viện.................................... 9
1.2.1. Khử trùng bằng clo và hợp chất của nó ...................................................... 9
1.2.2. Khử trùng bằng ozon ................................................................................. 10
1.2.3. Khử trùng bằng tia cực tím (UV) .............................................................. 11
1.2.4. Khử trùng nước thải y tế bằng dung dịch hoạt hóa điện hóa (HHĐH) ..... 11
1.3. Dung dịch HHDH - dung dịch siêu oxy hóa (supowa) ............................ 13
1.3.1. Giới thiệu về dung dịch supowa................................................................ 13
1.3.2. Phương pháp điều chế dung dịch supowa ................................................. 20
1.3.4. Bệnh viện Hữu Nghị - địa điểm lựa chọn ứng dụng supowa để khử
trùng..................................................................................................................... 21
1.3.5. Tình hình nghiên cứu trong nước .............................................................. 22
1.3.6. Tình hình nghiên cứu nước ngoài ............................................................. 24
CHƯƠNG II. ĐIỀU KIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 27
2.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................. 27
2.2. Vật liệu và kỹ thuật sử dụng ..................................................................... 27
2.3. Phương pháp nghiên cứu........................................................................... 29

2.3.1. Phương pháp đánh giá hiệu lực khử trùng của dung dịch supowa ........... 29


iv

2.3.2. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của thời gian lưu trữ đến hiệu lực khử
trùng của dung dịch supowa ................................................................................ 30
2.3.3. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của giá trị pH, amoni, COD và BOD5
trong nước thải đến hiệu lực khử trùng của dung dịch supowa .......................... 31
2.3.4. Nghiên cứu ứng dụng supowa để khử trùng nước thải bệnh viện ............ 34
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................... 35
3.1.Hiệu lực khử trùng của dung dịch Supowa trên một số chủng vi sinh
gây bệnh thường có trong nước thải bệnh viện .............................................. 35
3.1.1. Hiệu lực khử trùng của Supowa phụ thuộc vào nồng độ các chất oxy
hóa và thời gian tiếp xúc ..................................................................................... 35
3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian lưu trữ đến hiệu lực khử trùng của supowa ..... 38
3.1.3. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả khử trùng của supowa .......................... 40
3.1.4. Ảnh hưởng của hàm lượng amoni đến hiệu lực khử trùng của dung dịch
supowa ................................................................................................................. 42
3.1.5. Ảnh hưởng của hàm lượng BOD5 đến hiệu lực khử trùng của supowa ... 45
3.1.6. Khử trùng trên mẫu nước thải giả định ..................................................... 47
3.2. Ứng dụng supowa để khử trùng nước thải bệnh viện ............................ 49
3.2.1. Thử nghiệm trực tiếp trên mẫu nước thải của Bệnh viện ......................... 49
3.2.2. Thử nghiệm tại trạm xử lý nước thải của Bệnh viện ................................ 52
3.2.3. Xây dựng quy trình khử trùng nước thải bệnh viện sử dụng supowa....... 53
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 57
KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 59
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 63

v

DANH MỤC СÁС TỪ VIẾT TẮT
ANK (Activated Neutral Anolyte):

Dung dịch anolit trung tính

BOD (Biochemical oxygen Demand):

Nhu cầu oxy sinh hoá

COD (chemical oxygen demand):

Nhu cầu oxy hóa học

Cs:

cộng sự

FEM(flow-through electrolytic module):

Buồng điện hóa dòng chảy

HAAs (Haloacetic acids):

Axit Haloacetic

HHĐH:

Hoạt hóa điện hóa

KPH:

Không phát hiện

FDA (Food and Drug Administration):

Cục quản lý Thực phẩm và Dược
phẩm Hoa Kỳ

TDS (Total Dissolved Solids):

Tổng hàm lượng khoáng chất

TOC (Total Organic Carbon):

Carbon hữu cơ tổng số

MB-11T:

Buồng điện hóa kiểu MB-11T

Nguồn DC (Direct Current):

Nguồn một chiều

ORP (Oxidation reduction potential):

Thế oxy hóa khử

PAC (Poly Aluminum Chloride):

phèn nhôm cao phân tử

QCVN:

Quy chuẩn Việt Nam

SMEWW (Standard Methods for the
Các phương pháp chuẩn xét
Examination of Water and Waste Water): nghiệm nước và nước thải
STEL (được ghép bằng hai từ sterility và
electrochemistry):

Các thiết bị hoạt hóa điện hóa
chuyên sản xuất các dd khử trùng,
sát trùng và tẩy rửa

Supowa (Super-Oxidized Water):

Dung dịch nước siêu oxy hóa

Dd:

dung dịch

DNA (deoxyribonucleic acid):

một loại axit nucleic

EPA (United States Environmental
Protection Agency):

Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa
Kỳ

Viện CNMT:

Viện Công nghệ môi trường


vi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Tiêu chuẩn nước cấp và lượng nước thải bệnh viện ........................ 5
Bảng 1. 2. Giá trị của các chỉ số ô nhiễm.......................................................... 8
Bảng 1. 3. Đặc trưng của dung dịch HHĐH thông thường (dung dịch oxy hoá)
và dung dịch supowa ....................................................................................... 15
Bảng 3. 1. Ảnh hưởng của thời gian lưu trữ lên các thông số của supowa .... 39
Bảng 3. 2. Kết quả xác định lượng Coliform còn sống sau khử trùng bằng
supowa ở các nồng độ khác nhau .................................................................... 47
Bảng 3. 3. Kết quả xác định lượng vi khuẩn còn sống sau khử trùng bằng
supowa ở các nồng độ khác nhau .................................................................... 48
Bảng 3. 4. Kết quả phân tích nước thải trước và sau khử trùng bằng dung dịch
supowa nồng độ 1,5 mg/L trong 15 phút ........................................................ 49
Bảng 3. 5. Kết quả sau khử trùng nước thải bệnh viện Hữu Nghị (có bổ sung
thêm vi khuẩn) bằng supowa 1,5 mg/L và 2,0 mg/L trong thời gian 15 phút 51
Bảng 3. 6. Kết quả phân tích nước thải trước và sau khử trùng bằng supowa
nồng độ 2g/m3 ................................................................................................. 52

Bảng 3. 7. Kết quả phân tích nước thải bệnh viện Hữu Nghị trước và sau khử
trùng bằng cloramine B và supowa nồng độ 2g/m3 ........................................ 53


vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một thiết bị sản xuất dung dịch
HHĐH từ dung dịch muối ăn .......................................................................... 14
Hình 1. 2. Mô đun buồng điện hoá dòng chảy FEM-3 (a) và mặt cắt dọc, mặt
cắt ngang của mô đun (b) ................................................................................ 16
Hình 1. 3. Mô đun buồng điện hoá MB-11 (b) và MB-11T (a) ...................... 16
Hình 1. 4. Sơ đồ quy trình công nghệ điều chế dung dịch supowa có hàm
lượng các chất oxy hoá cao sử dụng mô đun MB-11T ................................... 20
Hình 1. 5. Thiết bị Supowa ............................................................................. 21
Hình 1. 6. Cụm buồng điện hoá bao gồm 4 mô đun MB-11T ........................ 21
Hình 1. 7. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Bệnh viện Hữu Nghị ................... 22
Hình 1. 8. Hệ thiết bị ECAWA-60 (a) và ECAWA-D-500 (b) do Viện CNMT
thiết kế chế tạo................................................................................................. 23
Hình 1. 9. Sơ đồ thuỷ lực của thiết bị điều chế supowa.................................. 24
Hình 2. 1. Sơ đồ thí nghiệm hiệu lực khử trùng của dung dịch supowa phụ
thuộc vào nồng độ chất khử trùng ................................................................... 29
Hình 2. 2. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lưu trữ
đến hiệu lực khử trùng của dung dịch supowa................................................ 30
Hình 2. 3. Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NH 4+ đến
hiệu lực khử trùng của dung dịch supowa ...................................................... 31
Hình 2. 4. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của giá trị BOD 5 đến
hiệu lực khử trùng của dung dịch supowa ...................................................... 32
Hình 2. 5. Sơ đồ phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu lực
khử trùng của dung dịch supowa .................................................................... 34

Hình 3. 1. Hiệu lực khử trùng của dung dịch supowa phụ thuộc vào nồng độ
chất oxy hoá .................................................................................................... 35
Hình 3. 2. Hiệu lực khử trùng của dung dịch supowa và natri hypochlorite có
cùng nồng độ và thời gian tiếp xúc ................................................................. 37
Hình 3. 3. Ảnh hưởng của thời gian lưu trữ đến hiệu lực khử trùng của
supowa ............................................................................................................. 39
Hình 3. 4. Ảnh hương của pH đến hiệu quả khử trùng của supowa ............... 41
Hình 3. 5. Ảnh hưởng của hàm lượng amoni đến hiệu lực khử trùng của
supowa. ............................................................................................................ 43
Hình 3. 6. Ảnh hưởng của hàm lượng BOD5 trong dung dịch đến hiệu quả
khử trùng của supowa, so sánh với natri hypochlorite ................................... 45
Hình 3. 7. Sơ đồ quy trình sản xuất dung dịch supowa .................................. 54
Hình 3. 8. Vị trí cấp dung dịch khử trùng ....................................................... 55


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận văn
Nước thải bệnh viện là một dạng nước thải đặc thù của ngành y tế.
Nước thải y tế thường được xả thẳng vào hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt
khu dân cư. Tuy nhiên, nước thải bệnh viện chứa nhiều tạp chất, các chất hữu
cơ, chất dinh dưỡng và đặc biệt là các loại vi trùng gây bệnh. Chúng phát sinh
từ rất nhiều nguồn khác nhau như: máu, dịch cơ thể, quần áo bệnh nhân, khăn
lau, xét nghiệm, bệnh phẩm giải phẫu, sản nhi, vệ sinh, lau chùi các phòng
bệnh,… Do đó, nếu nước thải bệnh viện không được thu gom, xử lý, khử trùng
trước khi thải ra môi trường thì sẽ gây ô nhiễm, suy thoái các nguồn nước tiếp
nhận, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường đất và có thể phát tán các dịch
bệnh ra cộng đồng.
Thông thường để khử trùng nước thải bệnh viện người ta thường đưa

các chất oxy hóa có tác dụng diệt vi sinh vật ở công đoạn cuối cùng trong công
nghệ xử lý. Các tác nhân khử trùng thường được sử dụng là các hợp chất của
clo, ozon hay khử trùng bằng tia cực tím. Trong các phương pháp này, các hợp
chất của clo phổ biến là clo khí, natri hypoclorit (NaOCl), hay canxi hypoclorit
(Ca(OCl)2), được sử dụng nhiều nhất từ hơn một trăm năm nay, nhờ hoạt lực
khử trùng mạnh, kỹ thuật dễ thực hiện, có hiệu quả trong việc oxy hóa một số
hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải, chi phí thấp hơn so với sử dụng tia
cực tím và ozone. Ngoài ra, dư lượng clo còn lại trong nước thải có thể duy trì
hiệu lực khử trùng, dễ kiểm soát liều lượng và thay đổi một cách linh hoạt,...
Tuy nhiên, nhược điểm của việc sử dụng clo như: có tính ăn mòn cao và độc
hại; việc lưu trữ, vận chuyển thường có nguy cơ gây ra rủi ro cao; có khả năng
tạo ra các sản phẩm phụ độc hại như halogenmethanes và một số chất; một số
loài ký sinh đã cho thấy sức đề kháng với liều thấp clo, trong đó có kén hợp tử
của Cryptosporidium parvum và trứng của giun ký sinh,… là lý do để các nhà
khoa học tiếp tục tìm kiếm chất khử trùng mới có đầy đủ các tính năng ưu việt
của clo nhưng có hiệu quả cao hơn và an toàn hơn.


2

Từ năm 2017 đến nay Viện Công nghệ môi trường đã kết hợp với các
nhà khoa học Nga nghiên cứu chế tạo sử dụng môđun điện hóa MB-11T sản
xuất dung dịch siêu oxy hóa do có thành phần hoạt hóa cao nhưng nồng độ
khoáng rất thấp (tiếng Anh là super – oxidized water hay còn được gọi là
Supowa) từ nước muối hàm lượng 0,1%. Dung dịch supowa ngoài các chất
oxy hóa chứa clo còn chứa nhiều các chất oxy hóa mạnh như oxy nguyên tử,
oxy phân tử đơn 1O2, O3, các gốc tự do,… nhờ vậy hạn chế đáng kể sự hình
thành các hợp chất halogen hữu cơ. Dung dịch siêu oxy hóa luôn tồn tại ở
trạng thái kích thích giả bền, do đó thành phần các chất oxy hóa luôn thay đổi,
vì vậy các loài vi sinh vật thực tế không có khả năng thích nghi để chống lại.

Chính vì vậy, để đóng góp một phần nghiên cứu ứng dụng dung dịch
Supowa trong xử lý nước thải bệnh viện nhằm bảo vệ sức khỏe nhân viên y
tế, cộng đồng dân cư và hạn chế đến mức thấp nhất các tác động gây ảnh
hưởng tiêu cực đến chất lượng môi trường tôi đã lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu
ảnh hưởng của hàm lượng BOD5, COD và NH4+ đến hiệu quả khử trùng của
dụng dung dịch Supowa đối với nước thải bệnh viện”.
2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
 Mục tiêu
Xác định được sự ảnh hưởng của nồng độ BOD5, COD và NH4+ đến
hiệu lực khử trùng của dung dịch Supowa trên đối tượng nước thải bệnh viện.
Đưa ra được khoảng nồng độ tối ưu của dung dịch Supowa để khử
trùng nước thải bệnh viện.
 Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu hiệu lực khử trùng của dung dịch Supowa trên một số
chủng vi sinh gây bệnh thường có trong nước thải bệnh viện (tổng coliforms,
Vibrio, Salmonella, Shigella);
Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của hàm lượng amoni đến hiệu lực
khử trùng của Supowa;
Nghiên cứu xác định ảnh hưởng của hàm lượng BOD5, (COD) đến hiệu
lực khử trùng của Supowa;


3

Đánh giá hiệu lực khử trùng của Supowa trên mẫu hỗn hợp giả định;
Đánh giá hiệu lực khử trùng của Supowa trên mẫu nước thải thực tế của
bệnh viện.


4

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Nước thải bệnh viện và đặc trưng ô nhiễm
1.1.1. Đặc điểm ô nhiễm nước thải bệnh viện
Nước thải bệnh viện bao gồm phần lớn là nước thải từ nhà vệ sinh, khu
vực rửa dụng cụ, nhà ăn, nước thải từ phẫu thuật, điểu trị, khám, chữa bệnh,
xét nghiệm, giặt giũ, vệ sinh của người bệnh, nhân viên y tế... Tuy nhiên,
nước thải bệnh viện cực kỳ nguy hiểm về phương diện vệ sinh dịch tễ, bởi vì
ở bệnh viện tập trung những người mắc bệnh là nguồn của nhiều loại mầm
bệnh đã biết hoặc đôi khi còn chưa biết đối với khoa học hiện đại [12].
Nước thải bệnh viện ngoài các thành phần ô nhiễm thông thường còn
chứa những tác nhân gây bệnh như: vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh
gây bệnh, trứng giun… và những tác nhân này đặc biệt nhiều nếu như bệnh
viện có khoa truyền nhiễm. Còn nguy hiểm hơn về phương diện dịch tễ là
nước thải của các bệnh viện truyền nhiễm, lao và các cơ sở lây nhiễm khác.
1.1.1.1. Lưu lượng thải
Theo tiêu chuẩn Việt Nam thì lượng nước cấp tính trên một giường
bệnh đối với các bệnh viện và nhà an dưỡng thông thường là 600÷700 L/ngày
[19]. Tuy nhiên, lượng nước sử dụng thực tế có thể lớn hơn tiêu chuẩn trên.
Theo Metcalf & Eddy thì tiêu chuẩn nước thải của bệnh viện là 473÷908
L/ngày cho một giường bệnh (trị số tiêu biểu là 625 L/ngày cho một giường
bệnh) [12].
Ở Việt Nam, lượng nước thải của bệnh viện đa khoa được xác định như
trong bảng 1.1.


5

Bảng 1. 1. Tiêu chuẩn nước cấp và lượng nước thải bệnh viện

STT

Quy mô bệnh viện (số
giường bệnh)

Tiêu chuẩn nước cấp
(l/giường.ngày)

Lượng nước thải
(m3/ngày)

01

< 100

700

70

02

100 – 300

700

100 – 200

03

300 – 500

600

200 – 300

04

500 – 700

600

300 – 400

05

> 700

600

> 400

06

Bệnh viện kết hợp
nghiên cứu và đào tạo >
700

1000

> 500

(Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4470- 87 (1988) [15])

1.1.1.2. Thành phần ô nhiễm
Ngoài những ô nhiễm thông thường, trong nước thải bệnh viện còn có
thể có cả các chất khoáng bẩn và các chất hữu cơ đặc thù, đặc biệt là các vi
sinh vật gây bệnh nhờn thuốc, rất khó tiêu diệt bằng các phương pháp xử lý
thông thường.
Lượng chất gây ô nhiễm từ một giường bệnh trong ngày lớn hơn so với
lượng chất bẩn từ một người của khu dân cư thải vào hệ thống thoát nước là
do việc hòa vào dòng thải không chỉ chất thải từ người bệnh mà còn của bộ
phận phục vụ, chất thải của quá trình điều trị: phần thuốc còn lại, máu, các
phần cơ quan cơ thể người, hoạt động của nhà giặt, nhà xác…[12].
Thành phần ô nhiễm hóa lý trong nước thải bệnh viện khác với nước
thải sinh hoạt là chất gây ô nhiễm tính trên một giường bệnh lớn hơn 2-3 lần
lượng chất bẩn gây ô nhiễm tính trên một đầu người đối với nước thải sinh
hoạt. Nước thải bệnh viện có nồng độ chất ô nhiễm cao hơn so với nước thải
sinh hoạt.


6

Thành phần của nước thải bệnh viện dao động trong ngày do chế độ
thải không đều [11].
Các chỉ tiêu hóa lý thường được dùng để đánh giá ô nhiễm của nước
thải là nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), chất rắn lơ
lửng (SS) và amoni vì từ những chỉ tiêu cơ bản này có thể đánh giá được mức
độ ô nhiễm nhiều hay ít. Trong một số trường hợp đặc biệt, người ta đo thêm
chỉ tiêu tổng phốt pho và tổng nitơ. Theo Lương Đức Phẩm (2003), các thông
số cơ bản để đánh giá chất lượng nước là: độ pH, màu sắc, độ đục, hàm lượng

chất rắn, các chất lơ lửng (huyền phù), oxy hòa tan v.v… và đặc biệt là hai chỉ
số COD và BOD [13].
Về mặt các thành phần vi sinh vật, điểm đặc thù của thành phần nước
thải bệnh viện khác với nước thải sinh hoạt từ khu dân cư là có thể gây ra sự
lan truyền rất mạnh của các vi khuẩn gây bệnh. Về phương diện này đặc biệt
nguy hiểm là nước thải của những bệnh viện truyền nhiễm hay những khoa
lây của các bệnh viện đa khoa.
Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO) [28], nói chung, khả năng gây bệnh
từ nước thải các bệnh viện đa khoa là tương tự với nước thải bình thường vì
nước thải bệnh viện được pha loãng nhiều do yêu cầu về vệ sinh bệnh viện
tiêu thụ một lượng nước rất lớn. Tuy nhiên, sự có mặt của các vi khuẩn gây
bệnh trong nước thải bệnh viện là rất phổ biến. Nghiên cứu trong phòng thí
nghiệm nước thải bệnh viện Bootkin thường xuyên phát hiện thấy vi khuẩn
Salmonelle paratyphi B, trực khuẩn lỵ [14].
Trong các nguồn nước thải thì nước thải bệnh viện có những nguy hiểm
đặc biệt, nhất là nước thải khoa lây. Nếu trong nước thải khu dân cư, tỉ lệ vi
khuẩn gây bệnhtrực khuẩn đường ruột là 1/10 4-1/106 thì trong nước thải khoa
lây tỉ lệ này là 1/102-1/103 [14].
Nước thải bệnh viện luôn có nguy cơ tiềm tàng các vi khuẩn gây bệnh:
Vibrio cholerae, coliforms, Salmonella, Shigella... đặc biệt các chủng này
thường kháng với nhiều loại kháng sinh [11].


7

Trong nước thải, các chất nhiễm bẩn chủ yếu là các chất hữu cơ hòa
tan, ngoài ra còn có các chất hữu cơ ở dạng keo và phân tán ở dạng lơ lửng.
Các dạng này tiếp xúc với bề mặt tế bào vi khuẩn (trong nước thải vi khuẩn
chiếm đa số trong hệ vi sinh vật) bằng cách hấp phụ hay keo tụ sinh học, sau
đó sẽ xảy ra quá trình dị hóa và đồng hóa. Quá trình dị hóa là quá trình phân

hủy các chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn, có cấu trúc phân tử là mạch
dài thành các hợp chất có mạch ngắn, có khối lượng thấp hoặc thành các đơn
vị cấu thành, có thể đi qua được màng vào trong tế bào để chuyển vào quá
trình phân hủy nội bào (hô hấp hay oxy hóa tiếp) hay chuyển sang quá trình
đồng hóa [1].
Do vậy, quá trình xử lý nước thải gồm 3 giai đoạn sau:
- Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào vi sinh vật.
- Khuyếch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm nước qua màng bán thấm
vào trong tế bào của vi sinh vật.
- Chuyển hóa các chất này trong nội bào để sinh ra năng lượng và tổng
hợp các vật liệu mới cho tế bào vi sinh vật.
Những tác nhân gây bệnh cho người và động vật qua đường nước
thường là các vi sinh vật gây bệnh đường ruột. Đặc điểm của các vi sinh vật
gây bệnh là sống ký sinh với tế bào vật chủ, phá vỡ tế bào chủ hoặc tiết ra các
độc tố làm chết vật chủ [22].
Theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO) [29], hiện nay chưa có chỉ điểm vệ
sinh lý tưởng nhưng nhóm coliform là nhóm vi khuẩn có thể thỏa mãn yêu
cầu là một chỉ thị vệ sinh ở một mức độ cao nhất trong số những vi khuẩn
được biết. Chúng có đầy đủ các đặc điểm của một chỉ thị vệ sinh theo Lynch
và cs (1979)[23]. Để xác định coliform, người ta dựa vào phương pháp phát
hiện chứ không dựa vào phân lập vi khuẩn [17].
1.1.2. Quy định về vi sinh trong nước thải y tế
Nước thải y tế bao gồm các thành phần ô nhiễm thông thường và các vi
khuẩn gây bệnh có thể lan truyền rất mạnh.Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia


8

về nước thải y tế của Việt Nam (QCVN 28:2010/BTNMT) quy định về chất
lượng nước thải y tế khi xả vào nguồn nước đối với một số chỉ tiêu hóa lý và

vi sinh vật như sau:
Bảng 1. 2. Giá trị của các chỉ số ô nhiễm

Thông số

TT

Đơn vị

Giá trị C
A

B

MPN/100mL

3000

5000

1

Tổng coliforms

2

Salmonella

Vi khuẩn/100mL

KPH

KPH

3

Shigella

Vi khuẩn/100mL

KPH

KPH

4

Vibrio cholera

Vi khuẩn/100mL

KPH

KPH

5

COD

mg/l

50

100

6

BOD5

mg/l

30

50

7

NH4+

mg/l

5

10

8

pH

-

6,5 – 8,5

6,5 – 8,5

(QCVN 28:2010/BTNMT)
Ghi chú:
- Giá trị C: giá trị tối đa cho phép trong nước thải y tế.
- KPH: Không phát hiện
- Cột A quy định giá trị C của các thông số và các chất gây ô nhiễm
làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải y tế khi thải vào các
nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
- Cột B quy định giá trị C của các thông số và các chất gây ô nhiễm
làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải y tế khi thải vào các
nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
- Nước thải y tế xả thải vào hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt khu
dân cư áp dụng giá trị C quy định tại cột B. Trường hợp nước thải y tế thải
vào hệ thống thu gom để dẫn đến hệ thống xử lý nước thải tập trung thì phải
được khử trùng, các thông số và các chất gây ô nhiễm khác áp dụng theo
quy định của đơn vị quản lý, vận hành hệ thống xử lý nước thải tập trung.


9

- Theo QCVN 28:2010/BTNMT, các loại vi khuẩn lựa chọn để kiểm
soát chất lượng nước thải y tế là tổng coliform, Salmonella, Shigella và
Vibriocholerae. Trong đó, coliform được coi như một vi sinh vât chỉ thị.
1.2. Các phương pháp khử trùng nước thải bệnh viện
1.2.1. Khử trùng bằng clo và hợp chất của nó
 Khử trùng bằng khí clo
Công nghệ khử trùng bằng clo khí là phương pháp chính của khử trùng

nước trong hơn một thế kỷ qua. Với phương pháp khử trùng này, clo được
hấp thụ và phân tán ở trong nước đang được xử lý và các sinh vật mục tiêu sẽ
bị tiêu diệt. Về phương diện hóa học, quá trình khử trùng này được bắt đầu
bằng phản ứng thủy phân phân tử clo, khi đó các sinh vật bị giết bởi axit
hypochlorous (hoặc ion hypoclorit ở pH cao).
Cl2 + H2O

HOCl + HCl

Mặc dù khử trùng bằng khí clo có lợi thế, một số nhược điểm đã trở
nên ngày càng quan trọng. Clo không có hiệu quả chống lại Giardia lamblia
nang và một số chủng Cryptosporidium, là những vi khuẩn có thể gây bệnh
chết người. Clo là một hóa chất nguy hiểm và rất dễ bay hơi nên đòi hỏi phải
có biện pháp phòng ngừa đặc biệt trong vận chuyển, lưu giữ và sử dụng một
cách an toàn
 Khử trùng bằng NaOCl
Natri hypochlorite (NaOCl) được biết đến như một dạng dung dịch
lỏng của clo mà đạt được kết quả khử trùng tương tự như khí clo. NaOCl từ
lâu đã được sử dụng như một chất khử trùng và đã trở nên phổ biến trong vài
thập kỷ qua như là một giải pháp thay thế cho khí clo để khử trùng nước uống
và nước thải. Hóa học khử trùng về cơ bản giống như với khí clo, bởi các ion
hypoclorit (chủ yếu ở pH> 8,5) hoặc axit hypochlorous (chủ yếu ở pH <6,5)
tác động lên thành tế bào để cuối cùng tiêu diệt các sinh vật mục tiêu.


10

Mặc dù an toàn hơn khi khử trùng so với khí clo, NaOCl vẫn là một
chất độc hại và ăn mòn. Bởi vì cơ chế khử trùng của nó về cơ bản giống như
của khí clo, NaOCl thường không có lợi thế hơn so với khí clo đối với khả

năng khử trùng, cũng không diệt được Giardia và Cryptosporidium và hình
thành sản phẩm phụ khử trùng.
1.2.2. Khử trùng bằng ozon
Ozon là một chất oxy hoá rất mạnh, luôn được điều chế tại chỗ. Nó rất
không ổn định và không thể lưu trữ theo thời gian. Ozon (O3) được tạo ra
bằng cách sử dụng điện áp cao phóng qua một khe hở giữa hai điện cực, qua
đó không khí khô và oxy tinh khiết đã được lọc đi qua (phương pháp phóng
điện). Dòng năng lượng cao làm cho oxy kết hợp lại thành ozon thông qua
phản ứng sau:
3O2  2O3
Ozon khử trùng bằng cách oxi hoá thành tế bào vi sinh, làm tan rã nó và
phá huỷ vi sinh vật. Đây là một cơ chế rất khác so với clorine, chất có cơ chế
khuyếch tán qua thành tế bào, làm cho tế bào nhạy cảm với sự tấn công của
các ezym. Vì lý do này nên ozon khử trùng nhanh hơn nhiều so với clo, ví dụ
tiêu diệt E.coli nhanh hơn clo xấp sỉ 3000 lần.
Ozon cũng có một số nhược điểm phần lớn bắt nguồn từ bản chất độc
hại của nó, đồng thời giá thành thiết bị đắt, vận hành và bảo hành không đơn
giản. Trong quá trình sục khí ozon vào nước trong buồng contactor lượng
ozon dư thoát ra có nồng độ cao hơn nồng độ ở trong nước. Vì lý do này,
những hệ thống ozon được thiết kế thu thập khí dư và đưa nó tới một lò phân
huỷ mà ở đó nó bị chuyển đổi trở lại thành khí oxy trước khi giải phóng vào
khí quyển. Một nhược điểm liên quan nữa là sự cần thiết trong việc đảm bảo
sự phù hợp với luật xây dựng và các bộ luật về hoả hoạn liên quan tới sự tàng
trữ chất lỏng, oxy có độ thuần khiết cao.


11

1.2.3. Khử trùng bằng tia cực tím (UV)
Trong một hệ thống tia cực tím, khi nước chảy qua hệ thống đèn tia cực

tím các vi khuẩn bị phơi nhiễm bởi tia ánh sáng có năng lượng ở bước sóng
253,7 nanomet. Tiếp xúc này sửa đổi cấu trúc DNA trong các tế bào của chất
gây ô nhiễm (vi khuẩn, virus, nấm mốc, tảo, vv) để chúng không còn có thể
tái sản xuất và vô hiệu hóa chúng .
Những bất lợi chính của ánh sáng cực tím để khử trùng nước là ánh
sáng tia cực tím cũng không hiệu quả chống lại Giardia nang. Và do đó
không phải là một ứng cử viên tốt để khử trùng nước bị ảnh hưởng bởi nguồn
nước mặt. Ngoài ra, chất lơ lửng và không tan có thể cản trở hiệu suất của tia
cực tím, do đó đòi hỏi phải có giải pháp xử lý bổ sung, để đảm bảo độ trong
nước khi nó đi qua đèn. Đặc biệt, cần phải chú ý để đảm bảo rằng đã cung cấp
đủ liều gây chết của ánh sáng tia cực tím cho các vi sinh vật. Nếu không, có
thể xảy ra tình trạng nước bị tái nhiễm khuẩn.
1.2.4. Khử trùng nước thải y tế bằng dung dịch hoạt hóa điện hóa (HHĐH)
Xu hướng trong việc phát triển các chất khử trùng hóa học trong những
thập kỷ gần đây không phải là tạo ra các chất khử trùng mới mà là tìm kiếm
các giải pháp nâng cao hiệu quả tác dụng của các phương tiện khử trùng đã
được sử dụng. Các phương pháp khử trùng nước thải y tế truyền thống đều có
những ưu nhược điểm nhất định mà chưa phương pháp nào khẳng định sự
vượt trội ở mọi mặt. Công nghệ hoạt hóa điện hóa (HHĐH) đã tạo ra xu
hướng mới trong lĩnh vực khử trùng, bởi nó cho phép tạo ra dung dịch khử
trùng có thành phần chứa clo ít hơn đáng kể so với các dung dịch khử trùng
truyền thống trong khi hoạt tính khử trùng vẫn cao. Đồng thời dung dịch được
tạo ra ở trạng thái kích thích giả bền với thành phần các chất oxy hóa luôn
thay đổi theo thời gian nên vi khuẩn hầu như không có khả năng thích nghi
chống lại.
Các dung dịch HHĐH an toàn sinh thái có thời gian sống đủ để có thể
thực hiện một cách có hiệu quả các nhiệm vụ khử trùng. Sau quá trình khử


12

trùng, chúng tự động phân hủy mà không tạo thêm các sản phẩm độc hại, do
đó không đòi hỏi phải trung hòa trước khi thải vào hệ thống nước thải chung.
Điều khiến các nhà y học đặc biệt quan tâm đối với các dung dịch khử
trùng này là ở chỗ chúng không cho phép vi khuẩn thích nghi chống lại tác
dụng của chúng nhờ các thành phần oxy hóa trong dung dịch luôn biến đổi
theo thời gian trong quá trình trạng thái giả bền phục hồi về trạng thái bền
nhiệt động học.Điều đó cho phép sử dụng chúng cho việc khử trùng lâu dài
mà không xảy ra hiện tượng “kháng thuốc”.
Các dung dịch HHĐH sản xuất trên các thiết bị STEL đều thuộc nhóm
độc tố cấp IV, nghĩa là ít nguy hiểm.
Các nhà khoa học Pakistan đã có một số nghiên cứu sơ bộ khả năng khử
trùng nước thải bệnh viện của dung dịch oxy hóa điện hóa (electrolyzed
oxidized water – một dạng của công nghệ HHĐH) và cho kết quả rất khả quan,
cho thấy tiềm năng ứng dụng loại dung dịch này trong khử trùng nước thải y tế,
với hiệu quả khử trùng cao và phổ rộng trong khi ít tạo ra sản phẩm phụ độc
hại. Tuy nhiên, đây mới chỉ là nghiên cứu trên các mẫu độc lập, chưa đưa ra
được công nghệ chung áp dụng cho một trạm xử lý nước thải y tế, chưa nghiên
cứu ảnh hưởng của thành phần ô nhiễm trong nước thải đến dung dịch khử
trùng.
Các nhà khoa học Hàn Quốc cũng đã thử nghiệm hiệu lực khử trùng
của nước siêu oxy hóa (supowa) trên các đối tượng vi khuẩn thường có mặt
trong chất thải bệnh viện. Họ khẳng định rằng dung dịch siêu oxy hóa có tác
dụng khử trùng rất tốt trên các đối tượng này, kể cả loài khó diệt như Giardia
nang. Tuy nhiên, cũng chưa có các thử nghiệm cụ thể trên nước thải y tế cũng
như chưa đưa ra được phương pháp cụ thể sử dụng dung dịch này thay thế
cho các phương pháp khử trùng truyền thống.
Ở Việt Nam, các dung dịch hoạt hóa điện hóa đã được nghiên cứu ứng
dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau [5], như thủy sản [9], chăn nuôi [4], y tế
[8], giết mổ [10], nhưng chưa có nghiên cứu ứng dụng trong xử lý nước thải y

tế. Đặc biệt, dung dịch siêu oxy hóa hiện đang còn trong quá trình nghiên cứu


13

thử nghiệm để có thểđưa ra các quy trình công nghệ ứng dụng cho các lĩnh
vực hoạt động sản xuất khác nhau.
Tóm lại, nước thải y tế ngoài các thành phần ô nhiễm thông thường,
còn có thể gây ra sự lan truyền rất mạnh của các vi khuẩn gây bệnh. Các vi
khuẩn này có khả năng kháng thuốc lớn nên khó có thể loại trừ bằng các
phương pháp khử trùng thông thường;
Dung dịch hoạt hóa điện hóa - supowa được đánh giá là một chất khử
trùng tiềm năng trong xử lý nước thải y tế do phổ kháng khuẩn rộng, hạn chế
đáng kể việc tạo sản phẩm phụ THMs, dễ sản xuất và có chi phí thấp; hơn nữa
lại rất thân thiện môi trường;
1.3. Dung dịch HHDH - dung dịch siêu oxy hóa (supowa)
1.3.1. Giới thiệu về dung dịch supowa
1.3.1.1. Dung dịch HHĐH
Hiện tượng hoạt hóa điện hóa (HHĐH) được kỹ sư người Nga Bakhir
V. M. phát minh lần đầu tiên năm 1972 và cho đến nay ngày càng được
nghiên cứu phát triển và được sử dụng rộng rãi, phổ biến trên khắp thế giới
như ở Mỹ, Nhật, Anh, Đức, Hàn Quốc... trong nhiều lĩnh vực như: y tế, nông
nghiệp, chế biến thực phẩm, dịch vụ sinh hoạt, môi trường, xử lý nước...
(Nguyễn Hoài Châu và cs, 2011) [4]. Trong quá trình nghiên cứu khả năng
điều chỉnh các tính chất của dung dịch khoan bằng phương pháp điện hóa
[19], tác giả phát minh đã định nghĩa khái niệm hoạt hóa điện hóa như sau:
HHĐH là tổ hợp các tác động điện hóa lên dung dịch nước chứa các ion và
phân tử của các chất tan tại vùng không gian sát bề mặt điện cực (anốt hoặc
catốt) trong một buồng phản ứng điện hóa dòng chảy có màng ngăn, trong
điều kiện chuyển điện tích không cân bằng qua giới hạn “điện cực - dung

dịch” với kết quả là các thành phần của dung dịch được đưa lên trạng thái
kích thích giả bền để sau khi ngừng kích thích sẽ tắt dần về trạng thái cân
bằng nhiệt động học. Các điều kiện kỹ thuật này được thiết lập trong các
môđun điện hóa dòng chảy FEM cho phép tạo ra trạng thái giả bền của sản
phẩm với thời gian kéo dài hàng chục giờ hoặc lâu hơn tùy thuộc vào nồng độ


14

chất điện ly đầu vào. Nguyên liệu sử dụng để điều chế dung dịch HHĐH là
các dung dịch muối, chủ yếu là dung dịch muối NaCl (hình 1.1)

Cat
olit

An
olit

FE
M-3

PA>
PC

Hình 1. 1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một thiết bị sản xuất dung dịch
HHĐH từ dung dịch muối ăn

Nước được hoạt hóa tại vùng anốt được đặc trưng bởi hoạt tính thiếu
điện tử, thể hiện tính chất ôxy hóa, được gọi là anolit. Tương tự như vậy,
nước được hoạt hóa tại vùng catốt cho hoạt tính dư điện tử, thể hiện tính chất

khử, được gọi là catolit.
Dung dịch HHĐH bao gồm hàng loạt các chất ôxy hóa hoạt tính cao
như: HClO, ClO-, Cl, HO, HO2, H2O2, 1O2, O, Cl2, ClO2, O3,... Tất cả
những chất này đều có thể hiện diện trong môi trường bên trong cơ thể sống,
bởi vì cơ sở của quá trình thực bào dựa trên sự tổng hợp các chất ôxy hóa
tương tự từ trong huyết tương. Tác động kết hợp của các chất hoạt động này
làm cho vi sinh vật khó thích nghi được với tác dụng của dung dịch khử trùng,
đồng thời nồng độ nhỏ của các hoạt chất chứa ôxy và clo đã đảm bảo tính an
toàn đối với sức khỏe con người và môi trường trong quá trình sử dụng lâu
dài [5].


15

1.3.1.2. Dung dịch siêu ôxy hóa (supowa)
 Có thể định nghĩa dung dịch supoưa như sau: Dung dịch supowa là
dung dịch HHĐH có hoạt tính oxi hóa cao trong khi độ khoáng hóa cực thấp
[5].
Dung dịch Supowa nghiên cứu trong các nội dung tiếp sau đây được
tạo ra trên cơ sở sử dụng mô đun MB-11T, nghĩa là dung dịch supowa được
tạo ra trên cơ sở nguyên lý chung của công nghệ điều chế các dung dịch
HHĐH.
Dưới đây là bảng so sánh đặc trưng của dung dịch HHĐH thông thường
(dung dịch oxy hóa) và dung dịch Supowa (dung dịch siêu oxy hóa):
Bảng 1. 3. Đặc trưng của dung dịch HHĐH thông thường (dung
dịch oxy hoá) và dung dịch supowa
STT

Các thông số kỹ thuật

DD HHĐH

DD supowa

1

Nồng độ khoáng (Tổng lượng chất
tan- mg/L)

~4500 ÷
5000

~1000 ÷ 1500

2

Nồng độ chất oxy hóa (clo hoạt
tính) tối ưu (mg/L)

~300

~750

3

Thế oxy hóa khử (mV)

>800

>800

4

pH

6,5 ÷ 7,5

6,5 ÷ 7,5

Sự khác biệt của dung dịch supowa so với dung dịch HHĐH bình
thường là môđun MB-11T của thiết bị điều chế có kết cấu và đặc tính kỹ thuật
khác biệt ít nhiều so với môđun FEM-3, cụ thể là có lớp phủ anốt bền vững
hơn, với điện áp phân cực cao hơn ( 3V). Nhờ vậy mô đun MB-11T cho
phép hoạt hóa các dung dịch với độ khoáng hóa thấp hơn nhiều. Hình 1.2 và
1.3 cho thấy hình dáng của loại FEM-3 và FEM MB-11T sản xuất tại LB
Nga.