Khảo sát xử lý nước thải y tế bằng phương pháp keo tụ kết hợp quy trình fenton/ozone

AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

KHẢO SÁT XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ
KẾT HỢP QUY TRÌNH FENTON/OZONE
Nguyễn Võ Châu Ngân1, Lê Hoàng Việt1
1
Trường Đại học Cần Thơ
Thông tin chung:
Ngày nhận bài: 07/08/2018
Ngày nhận kết quả bình duyệt:
15/10/2018
Ngày chấp nhận đăng:
08/2019
Title:
A study on health care
wastewater treatment by a
combination of coagulation
method and Fenton/ozone
process
Keywords:
Acting time, chemical dosage,
coagulation tank,
Fenton/ozone reactor, health
care wastewater
Từ khóa:
Bể keo tụ tạo bông, liều lượng
hóa chất, nước thải y tế, phản
ứng Fenton/ozone, thời gian
phản ứng

ABSTRACT

The study was aimed to explore an efficient solution to treat health care
wastewater so as to meet discharge standards. In this study, health care
wastewater was first treated by a coagulation - sedimentation process, then
continuously treated by the Fenton/ozone reactor, and both of the reactors
were tested at lab-scale models. Applied PAC as coagulation chemical with
the dosage of 100 mg/L, the hydraulic retention time was 27.5 minutes, the
sedimentation time was 60 minutes, the recorded treatment efficiencies of SS
and COD were 61.19 ± 0.94% and 59.49 ± 0.55%. By continuously treating
the wastewater by the Fenton/ ozone reactor with the acting time of 45
minutes, the dosage of Fe2+ and H2O2 were 200 mg/L and 159 mg/L, the
treated wastewater reached discharge standard of QCVN 28:2010/BTNMT
(A column) at all monitored parameters of pH, SS, BOD 5, COD, N-NO3-, NNH3, P-PO43-, total Coliforms. The chemical and electricity costs for the
treatment of health care wastewater was acceptable, and the opreration
process was simple. It is therefore recommended that this health care
wastewater treatment model could be applied for district hospitals.

TÓM TẮT
Nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm ra giải pháp hiệu quả để xử lý nước
thải y tế đạt tiêu chuẩn xả thải. Trong nghiên cứu này, nước thải y tế trước
tiên được xử lý qua bể keo tụ tạo bông, tiếp theo qua bể phản ứng
Fenton/ozone; cả hai mô hình xử lý đều thực hiện ở quy mô phòng thí
nghiệm. Nước thải y tế khi keo tụ bằng PAC với liều lượng 100 mg/L, tổng
thời gian lưu là 27,5 phút, thời gian lắng 60 phút cho hiệu suất xử lý SS và
COD lần lượt là 61,19 ± 0,94% và 59,49 ± 0,55%. Tiếp theo nước thải được
đưa vào bể Fenton/ozone với thời gian phản ứng 45 phút, liều lượng Fe2+ là
200 mg/L và H2O2 là 159 mg/L cho nước thải sau xử lý đạt QCVN
28:2010/BTNMT (cột A) ở các thông số pH, SS, BOD5, COD, N-NO3-, NNH3, P-PO43-, tổng Coliforms. Chi phí xử lý nước thải y tế trong nghiên cứu
này phù hợp, đồng thời công tác vận hành đơn giản có thể đề xuất áp dụng
vào thực tế xử lý nước thải ở các bệnh viện tuyến huyện.

81


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

có khả năng phân hủy sinh học, dư lượng của tác
nhân Fenton ít gây nguy hại cho môi trường (Lê
Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).
Bên cạnh đó việc sử dụng ozone - một chất oxy
hóa mạnh - trong xử lý nước giúp gia tăng phản
ứng với các thành phần hữu cơ ô nhiễm. Các
nghiên cứu của Lucas et al. (2010) và Tizaoui et
al. (2007) đã xác định việc kết hợp phản ứng
Fenton và công đoạn xử lý ozone - quy trình
Fenton/ozone - có thể sản sinh ra ion hydroxyl và
gia tăng khả năng xử lý các thành phần hữu cơ
trong nước thải. Một số nghiên cứu đã thử nghiệm
phản ứng Fenton hoặc quy trình Fenton/ozone xử
lý nước thải y tế để loại bỏ chất ô nhiễm và tiêu
diệt các mầm bệnh (Lê Hoàng Việt et al., 2018;
Umadevi, 2015; Coelho et al., 2009). Tuy nhiên
xử lý nước thải bằng Fenton sử dụng lượng hóa
chất cao làm tăng chi phí xử lý (Trần Mạnh Trí &
Trần Mạnh Trung, 2006).

1. GIỚI THIỆU
Nước thải y tế là nước thải phát sinh từ các cơ sở
y tế, bao gồm cơ sở khám bệnh - chữa bệnh, cơ sở
y tế dự phòng, phòng khám, bệnh viện đa khoa nha khoa… 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, dư lượng của chất khử trùng, thuốc kháng
sinh và có thể các đồng vị phóng xạ được sử dụng
trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh (Lin et
al., 2015; Santos et al., 2013). Nếu lượng nước
thải này xả thải ra ngoài môi trường mà chưa
được xử lý phù hợp sẽ gây ô nhiễm nguồn nước
trầm trọng, gây mùi hôi thối, phú dưỡng hóa…
Do đó nước thải y tế cần được thu gom và xử lý
đảm bảo đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN
28:2010/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
về nước thải y tế. Ở nước ta nhiều cơ sở y tế chưa
lựa chọn được loại hình công nghệ xử lý nước thải
phù hợp, đặc biệt ở các bệnh viện tuyến huyện
chưa có đủ các điều kiện để áp dụng các công
nghệ xử lý nước thải hiện đại nên các hệ thống xử
lý nước thải tại những cơ sở này vẫn chưa đáp
ứng được quy chuẩn môi trường hiện hành
(Nguyễn Thanh Hà, 2015).

Trong xử lý nước, công đoạn keo tụ - tạo bông là
đưa hóa chất vào nước để phá vỡ độ bền của các
hạt keo và liên kết các hạt keo lại với nhau, tạo
thành các cụm bông cặn lớn hơn giúp quá trình
lắng tốt hơn, giảm chi phí hóa chất cho công đoạn
xử lý tiếp theo. Từ những định hướng trên, quy
trình xử lý nước thải y tế kết hợp công đoạn keo
tụ và Fenton/ozone được nghiên cứu nhằm tìm ra
giải pháp xử lý nước thải y tế có công nghệ và vận

hành đơn giản, chi phí xử lý tiết kiệm phù hợp với
các bệnh viện tuyến huyện. Nước thải sau xử lý
đạt yêu cầu xả thải theo QCVN 28:2010/BTNMT
(loại A).

Theo hướng dẫn áp dụng công nghệ xử lý nước
thải y tế của Bộ Y tế (2015), nước thải y tế sau khi
xử lý sơ bộ qua bể điều lưu và bể lắng sơ cấp
thường được tiếp tục xử lý bằng công đoạn sinh
học. Tuy nhiên dư lượng kháng sinh từ nước thải
y tế có thể ảnh hưởng đến mật độ vi sinh vật và
làm giảm hiệu suất xử lý của công đoạn xử lý sinh
học. Ngoài ra việc áp dụng quy trình xử lý sinh
học cho nước thải y tế ở các bệnh viện tuyến
huyện sẽ gặp khó khăn trong công tác vận hành
do hệ vi sinh vật khó kiểm soát nếu không có
nhân sự chuyên môn. Vì vậy một quy trình xử lý
nước thải y tế với các công đoạn lý - hóa nên
được ưu tiên nghiên cứu và ứng dụng.

2. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN
NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Nước thải của Bệnh viện Đa khoa huyện Châu
Thành - tỉnh Hậu Giang được thu thập để thực
hiện nghiên cứu này. Để xác định nồng độ một số
chất ô nhiễm chủ yếu và định hướng cho các thí
nghiệm, nước thải được lấy từ cống thu gom nước
thải trong 3 ngày liên tiếp. Mẫu được lấy từ 7 giờ
sáng đến 11 giờ trưa (thời gian diễn ra nhiều nhất

các hoạt động khám chữa bệnh) theo kiểu lấy mẫu

Trong xử lý nước thải, phản ứng Fenton có thể
ứng dụng để chuyển hóa các thành phần ô nhiễm
thành các chất không nguy hại hay thành các chất

82


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

tổ hợp theo tỉ lệ lưu lượng.

10 - 200 vòng/phút.

Nước thải dùng để vận hành các mô hình được thu
thập theo kiểu lấy mẫu đơn vào lúc 9 giờ sáng
hàng ngày.

o Chức năng hẹn giờ từ 1 - 999 phút hoạt
động liên tục.
Mô hình bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng: Chế tạo
bằng thủy tinh dày 5 mm được bố trí hệ thống
cánh khuấy với motor công suất 125 W, số vòng
quay của motor là 160 vòng/phút, hệ thống sử
dụng các đĩa xích và dây xích để truyền động. Mô
hình gồm 2 phần kết hợp với nhau - phần bể keo
tụ (gồm 3 ngăn: ngăn khuấy nhanh 1, ngăn khuấy
chậm 2 và 3) và phần bể lắng cơ học theo phương
ngang. Mô hình được thiết kế với lưu lượng nước

thải Q = 0,4 L/phút tương ứng với thời gian lưu
nước ở các ngăn của bể keo tụ lần lượt là 1,5 phút,
13 phút, 13 phút, và ở bể lắng là 60 phút.

2.2 Phương tiện, thiết bị thí nghiệm
Nghiên cứu được thực hiện trên các mô hình bố
trí tại Phòng thí nghiệm Xử lý nước - Khoa Môi
trường và Tài nguyên thiên nhiên - Trường Đại
học Cần Thơ.
- Bộ Jartest:
o Phần chứa mẫu: 6 beaker 1 L
o Hệ thống khuấy trộn: gồm 6 cánh khuấy
có thể điều chỉnh được vận tốc khuấy từ

Hình 1. Mô hình bể keo tụ - lắng

o Ngăn khuấy nhanh [1]:

= 0,06 m
Ngăn được thiết kế dạng hình vuông
cạnh 0,1 m

Vận tốc khuấy: 150 vòng/phút
Thời gian lưu: t1 = 1,5 phút

o Ngăn khuấy chậm [2, 3]:

Thể tích ngăn khuấy nhanh: V1 = 0,4
L/phút × 1,5 phút = 0,6 L

Ngăn khuấy chậm gồm 2 ngăn có
kích thước và thời gian lưu bằng
nhau. Vận tốc từng ngăn khuấy

Chiều cao mực nước ngăn khuấy: H1

83


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

chậm [2, 3] lần lượt là 80 vòng/phút
và 40 vòng/phút.

o Ngăn lắng [4]:

Thời gian lưu mỗi ngăn: t2 = 13 phút

Thời gian lưu trong ngăn: t3 = 1 giờ
= 60 phút

Thể tích mỗi ngăn khuấy chậm: V2 =
0,4 L/phút × 13 phút = 5,2 L

Thể tích: V4 = 0,4 L/phút × 60 phút
= 24 L

Chiều cao mực nước ngăn khuấy
chậm: H2 = 0,2 m

Chiều cao mực nước: H3 = 20 cm

Ngăn được thiết kế dạng hình vuông
cạnh 0,1 m

Chiều dài ngăn: L3 = 80 cm

Chiều rộng ngăn: B3 = 15 cm

Chiều cao mặt thoáng của bể: Ht =
10 cm

Chiều rộng mỗi ngăn: B2 = 0,15 m
Chiều dài mỗi ngăn: L2 = 0,175 m

Hình 2. Ảnh chụp (phải) và sơ đồ cấu tạo bể phản ứng Fenton/ozone (trái)

84


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

-

Mô hình bể phản ứng Fenton/ozone: gồm các
bể có kích thước 0,1 m × 0,1 m × 1,5 m (dài ×
rộng × cao), chiều cao công tác 1,2 m. Các bể
được trang bị hệ thống khuấy trộn (motor,
cánh khuấy) gồm 4 cánh khuấy đồng trục và
có thể thay đổi vận tốc từ 0 đến 200

vòng/phút. Ngoài ra còn có máy tạo ô-zon
GENQAO FD 3000 II công suất 200 - 400
mg/giờ. Bể được vận hành theo nguyên tắc bể
phản ứng theo mẻ.

được, vì vậy chọn PAC cho các thí nghiệm trong
nghiên cứu này.
Thí nghiệm định hướng được tiến hành để chọn
liều lượng PAC cho thí nghiệm chính thức. Do
nước thải y tế có thành phần và tính chất tương tự
nước thải sinh hoạt nên thí nghiệm được thực hiện
ở liều lượng PAC xung quanh giá trị 150 mg/L
(Metcalf & Eddy, 1991). Gồm 2 thí nghiệm
Jartest:
a) Thí nghiệm định hướng xác định lượng PAC:
Keo tụ nước thải y tế với các liều lượng PAC
biến thiên từ 50 mg/L đến 300 mg/L, mỗi
khoảng biến thiên 50 mg/L.

Các hóa chất sử dụng trong thí nghiệm bao
gồm:
-

Phèn PAC (Poly Aluminium Chloride): công
thức hóa học Aln(OH)m Cl3n-m, xuất xứ Trung
Quốc, nồng độ 30%.

-

Phèn sắt: công thức hóa học FeSO4.7H2O, xuất

xứ Trung Quốc, độ tinh khiết 99%.

b) Thí nghiệm chọn liều lượng PAC phù hợp: Thí
nghiệm ở khoảng liều lượng xung quanh liều
lượng PAC chọn được ở thí nghiệm (a), mỗi
khoảng biến thiên 20 mg/L.

-

Hydro peroxid: công thức hóa học H2O2, xuất
xứ Trung Quốc, nồng độ 30%.

Cả hai thí nghiệm được tiến hành trên bộ Jartest
theo quy trình vận hành sau:
-

Đặt 6 beaker nước thải vào bộ Jartest và khởi
động máy.

-

Châm chất keo tụ ở 6 mức liều lượng đã định
trước.

2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm

-

2.3.1 Thí nghiệm định hướng 1: Chọn liều lượng
chất keo tụ thích hợp

Khuấy nhanh ở tốc độ 150 vòng/phút trong
vòng 3 phút.

-

Để keo tụ nước thải có thể sử dụng nhiều loại
phèn khác nhau, trong đó phèn PAC có thể hoạt
động ở khoảng pH rộng từ 5 đến 8, tạo ra ít bùn
hơn phèn nhôm sulfat khi sử dụng cùng liều lượng
(Gebbie, 2011). Thêm vào đó, PAC là loại phèn
phổ biến trên thị trường với giá thành chấp nhận

Sau đó khuấy chậm ở hai tốc độ 80 vòng/phút
và 40 vòng/phút với thời gian khuấy trộn mỗi
mức là 13 phút.

Tắt máy khuấy để lắng 30 phút lấy phần nước
trong phía trên của beaker tiến hành phân tích
COD, SS, đo pH và độ đục của nước thải trước và
sau xử lý ở các liều lượng phèn khác nhau.

Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng một số thiết
bị phụ trợ để vận hành các mô hình như máy thổi
khí cung cấp oxy, bình Mariotte cung cấp nước
thải ở lưu lượng ổn định.

85

AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

Nước thải y tế
Phèn PAC

Cốc 1
50 mg/L

Cốc 2
100 mg/L

Đo pH, độ đục,
phân tích COD, SS

Cốc 3
150 mg/L

Cốc 4
200 mg/L

Cốc 5
250 mg/L

Cốc 6
300 mg/L

Lấy phần nước trong đo pH, độ đục, phân tích COD

Vẽ đồ thị pH, độ đục, SS, COD để so sánh và chọn
mức liều lượng keo tụ thích hợp

Tiến hành thí nghiệm với khoảng liều lượng PAC hẹp hơn

Lấy phần nước trong đo pH, độ đục, phân tích COD

Vẽ đồ thị pH, độ đục, SS, COD để so sánh và chọn
mức liều lượng keo tụ thích hợp
Hình 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn liều lượng PAC thích hợp

2.3.2 Thí nghiệm định hướng 2: Xác định liều
lượng H2O2 phù hợp cho Fenton/ozone

phút, lượng H2O2 được chọn từ thí nghiệm 2,
trong khi đó lượng Fe2+ biến thiên từ 50 - 300
mg/L, tăng dần mỗi mức 50 mg/L. Do chỉ là thí
nghiệm định hướng nên quy trình thực hiện và các
thông số theo dõi tương tự như ở thí nghiệm định
hướng 2.

Thí nghiệm này nhằm đánh giá ảnh hưởng của
liều lượng H2O2 đến hiệu quả xử lý của quá trình
Fenton/ozone. Thí nghiệm được tiến hành với
mẫu nước thải sau keo tụ bằng PAC, thời gian
phản ứng 45 phút (Lê Hoàng Việt et al., 2018),
liều lượng Fe2+ là 200 mg/L với 6 mốc liều lượng
H2O2 biến thiên từ 42 mg/L đến 237 mg/L, mỗi
khoảng biến thiên 39 mg/L.

2.3.4 Thí nghiệm 4: Vận hành trên mô hình keo
tụ - lắng kết hợp Fenton/ozone

Thí nghiệm được vận hành chính thức với liều
lượng keo tụ đã tìm ra từ các thí nghiệm trên.
Nước thải được đưa vào bể phản ứng
Fenton/ozone và vận hành với liều lượng H2O2 và
Fe2+ rút ra từ kết quả các thí nghiệm 2 và 3. Nước
thải sau xử lý được thu thập và phân tích các
thông số pH, DO, SS, BOD5, COD, N-NO3-, NNH3, P-PO43-, tổng Coliforms. Do thí nghiệm chỉ
thực hiện 1 lần trên mô hình thí nghiệm nên mẫu
nước thải được thu thập trong 3 ngày liên tiếp để
đánh giá nhằm đảm bảo tính chính xác của kết
quả thực hiện (Hình 3).

Mẫu nước thải trước và sau xử lý được phân tích
COD và tổng Coliforms. Do chỉ là thí nghiệm
định hướng để kiểm tra lại liều lượng H2O2 phù
hợp nên thí nghiệm tiến hành 1 lần và các chỉ tiêu
theo dõi tương tự như thí nghiệm định hướng 1.
2.3.3 Thí nghiệm định hướng 3: Xác định liều
lượng Fe2+
Thí nghiệm được tiến hành nhằm đánh giá ảnh
hưởng của liều lượng Fe2+ đến hiệu quả xử lý của
quá trình Fenton/ozone. Thời gian phản ứng 45
86


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

Nước thải y tế
đo pH, độ đục, phân
tích COD, SS

phèn PAC

Thí nghiệm xác định liều lượng
chất keo tụ làm mốc thí nghiệm
đo pH, độ đục, phân
tích COD, SS

Kết quả

Thí nghiệm xác định liều
lượng H2O2 và Fe2+
phân tích COD, tổng
Coliforms

Kết quả

Vận hành chính thức quá
trình keo tụ - lắng kết hợp
Fenton/ozone
SS, DO, COD, BOD5, N-NO3-, NNH3, P-PO43-, tổng Coliforms

Nước sau xử lý

Hình 3. Sơ đồ xử lý nước thải bằng quá trình keo tụ - lắng kết hợp Fenton/ozone

2.4 Phương pháp và phương tiện phân tích mẫu
Các thông số ô nhiễm theo dõi trong thí nghiệm bao gồm pH, SS, COD, BOD5, N-NO3-, N-NH3, P-PO43-,
tổng Coliforms, thêm vào đó thông số DO được đo đạc để theo dõi việc cấp khí cho quá trình xử lý sinh
học.

Bảng 1. Phương pháp - phương tiện phân tích các thông số ô nhiễm
Thông số

Phương pháp phân tích

pH, DO

Đo trực tiếp bằng điện cực

SS

TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997)

BOD5

SMEWW 5210 B

COD

TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989)

N-NO3-

EPA-353.2

N-NH3

ASTM - D1426-92

P-PO43-

SMEWW:4500-P

Tổng Coliforms

TCVN 6187-2:1996 (ISO 9308-2:1990)

87


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

2.5 Phương pháp xử lý số liệu

4,67 mg/L và N-NH3 cao dao động từ 12,47
đến 15,87 mg/L chứng tỏ đây là nước thải vừa
mới thải ra.

Các số liệu thu thập và kết quả phân tích mẫu
nước được tổng hợp và xử lý bằng phần mềm MS
Excel 2007.

-

Nồng độ P-PO43- tương đối cao dao động trong
khoảng 10,97 - 11,13 mg/L do bệnh viện sử
dụng nhiều chất giặt, tẩy trong quá trình vệ
sinh và khử trùng. Tuy nhiên giá trị này đạt
yêu cầu xả thải quy định theo QCVN
28:2010/BTNMT.

-

Tỉ lệ BOD5 : N : P là 156,08 : 17,12 : 11,05
tương đương với 100 : 10,97 : 7,08, tỉ lệ này
đảm bảo dưỡng chất cho quá trình xử lý sinh
học tuy nhiên giá trị phốt-pho cao sẽ tạo ra dư
lượng P gây ảnh hưởng cho nguồn tiếp nhận.

-

Tổng Coliforms dao động trong khoảng từ
1,3×106 - 2,1×106 MPN/100 mL phù hợp với
công bố của Nguyễn Xuân Nguyên & Phạm
Hồng Hải (2004).

3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
3.1 Thành phần và tính chất nước thải
Theo khảo sát thực tế Bệnh viện Đa khoa huyện
Châu Thành, tỉnh Hậu Giang có 9 khoa và 150
giường, nước thải có thành phần chủ yếu là nước
thải sinh hoạt, phát sinh từ bệnh nhân, người nuôi
bệnh, nhân viên. Nước thải được thu gom dẫn về
cống dẫn nước thải tập trung. Một ngày bệnh viện
xả thải khoảng 55 - 60 m3, tập trung nhiều từ 7
giờ sáng đến 11 giờ trưa là khoảng thời gian diễn
ra nhiều hoạt động khám chữa bệnh của bệnh
viện. Về mặt cảm quan nước thải bệnh viện có ít
cặn lơ lửng, rất ít dầu mỡ, màu trắng đục và
không có mùi.

-

Nước thải từ bệnh viện có pH dao động từ
7,03 đến 7,10 nằm trong khoảng pH trung tính
phù hợp với công bố của Nguyễn Thanh Hà
(2015). Nếu áp dụng biện pháp Fenton /ozone
sẽ phải hạ pH  3 để tạo môi trường thích hợp
(Umadevi, 2015).

-

Nồng độ DO thấp dao động trong khoảng 0,77
- 0,97 mg/L chứng tỏ nước thải vừa mới thải ra
có chứa nhiều chất hữu cơ.

-

Với những đặc điểm trên, nước thải thí nghiệm
cần phải qua công đoạn xử lý sơ cấp trước khi đưa
sang xử lý sinh học thì mới đạt quy chuẩn xả thải.
Và nếu nước thải được xử lý bằng quá trình
Fenton/ozone thì ban đầu phải hạ pH  3 để tạo
môi trường phản ứng thích hợp. Trong nghiên cứu
này H2SO4 32% được sử dụng để hạ thấp pH của
nước.
3.2 Kết quả thí nghiệm chọn liều lượng chất
keo tụ thích hợp

Nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước thải dao
động trong khoảng 98 - 101,47 mg/L tương

đối thấp do nước thải đã chảy qua hệ thống
thoát nước có nhiều hố ga lắng cặn. Tuy nhiên
giá trị này cao gấp đôi so với yêu cầu xả thải
của QCVN 28:2010/BTNMT.

-

Nồng độ COD dao động tương đối thấp trong
khoảng 256,67 - 266,47 mg/L và nồng độ
BOD5 trong khoảng 141,50 - 170,67 mg/L do
có những ngày bệnh viện sử dụng hóa chất tẩy
rửa, khử trùng. Khi đó tỉ số BOD5/COD dao
động lớn từ 0,55 đến 0,64; với tỉ số
BOD5/COD > 0,5 đảm bảo hiệu quả của công
đoạn xử lý sinh học.

-

Nồng độ N-NO3- thấp dao động từ 1,23 đến

3.2.1 Thí nghiệm định hướng [a]: Xác định
lượng PAC
Trong thí nghiệm này PAC được chọn làm chất
keo tụ với liều lượng biến thiên từ 50 đến 300
mg/L, mỗi mức liều lượng cách nhau 50 mg/L.
Kết quả thí nghiệm được trình bày ở Hình 4.
Nồng độ chất rắn lơ lửng SS và độ đục (đơn vị
tính: NTU) giảm mạnh khi liều lượng PAC tăng
từ 0 đến 100 mg/L do PAC tạo các ion Al3+ có
khả năng trung hòa điện tích các hạt keo. Bên

cạnh đó PAC còn hình thành kết tủa Al(OH)3 hấp
phụ các hạt keo và kéo theo chất rắn lơ lửng trong
nước thải lắng xuống. Sau đó nếu tiếp tục tăng
liều lượng PAC thì nồng độ SS và độ đục có xu
88


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

hướng tăng trở lại, điều này là do khi sử dụng chất
keo tụ quá liều, lượng ion Al3+ trong nước tăng
cao, các hạt keo hút nhiều các ion Al3+ sẽ tái ổn
định và không lắng tốt.

cặn. Ở liều lượng PAC > 100 mg/L do các hạt keo
tái ổn định trở lại, hiệu quả loại SS và hạt keo
giảm dẫn đến hiệu suất loại bỏ COD cũng giảm
theo.

Tương tự SS, nồng độ COD trong nước thải có
giá trị trước xử lý là 159,75 mg/L và giảm xuống
mức thấp nhất 62,95 mg/L ở liều lượng PAC là
100 mg/L. COD giảm do một phần chất hữu cơ
trong nước thải nằm dưới dạng SS và các hạt keo,
do đó khi SS giảm sẽ làm cho COD trong nước
giảm theo, ngoài ra một ít chất hữu cơ dạng hòa
tan cũng có thể bị hấp phụ và lắng theo các bông

Nước thải đầu vào có pH = 7,1 thích hợp cho quá
trình keo tụ của phèn PAC. Sau khi keo tụ giá trị

pH giảm là do các ion nhôm trong phèn phản ứng
với độ kiềm trong nước thải tạo thành Al(OH)3
kết tủa, để lại trong nước gốc a-xít có trong phèn
và các ion H+ làm cho pH của nước giảm.
Từ các kết quả trên, liều lượng PAC ở giá trị 100
mg/L được chọn để tiếp tục thí nghiệm.

Hình 4. Nồng độ ô nhiễm trong nước thải khi xử lý ở các liều lượng PAC khác nhau

89


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

3.2.2 Thí nghiệm định hướng [b]: Chọn liều
lượng chất keo tụ thích hợp

này được tiến hành với khoảng liều lượng xung
quanh giá trị PAC = 100 mg/L đã chọn từ thí
nghiệm định hướng [a]. Ba ngưỡng liều lượng
PAC được lựa chọn để tiến hành thí nghiệm này
là 80 mg/L, 100 mg/L và 120 mg/L.

Thí nghiệm định hướng [a] tiến hành với khoảng
liều lượng PAC biến thiên tương đối rộng. Để xác
định liều lượng PAC chính xác hơn, thí nghiệm

Hình 5. Các thông số ô nhiễm trong nước thải ở các mức liều lượng PAC khác nhau

90

AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

Các chỉ tiêu trong nước thải bệnh viện trước và
sau xử lý cho thấy độ đục giảm từ 47 NTU xuống
còn 6,3 NTU với hiệu suất xử lý 86,59%. SS ban
đầu là 105,92 mg/L giảm xuống còn 39,49 mg/L
với hiệu suất xử lý là 62,71%. Nồng độ COD
giảm từ 325,42 mg/L xuống còn 128,57 mg/L,
hiệu suất xử lý 60,49%. Khi SS giảm sẽ làm cho
COD trong nước giảm theo, ngoài ra một ít chất
hữu cơ dạng hòa tan cũng có thể bị hấp phụ và
lắng theo các bông cặn. Ở liều lượng PAC > 100
mg/L do các hạt keo tái ổn định trở lại, hiệu quả
loại SS và hạt keo giảm dẫn đến hiệu suất loại
COD cũng giảm theo.

45 phút, liều lượng Fe2+ là 200 mg/L, thí nghiệm
được tiến hành 1 lần. Mẫu nước thải trước và sau
xử lý Fenton/ozone với các liều lượng H2O2 khác
nhau được thu thập và xác định nồng độ COD.
Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở Hình 6.
Khi liều lượng H2O2 biến thiên từ 42 đến 120
mg/L, hiệu quả xử lý COD thấp do thiếu H2O2, ở
liều lượng 159 mg/L hiệu quả xử lý COD cao nhất
đạt 78,48%. Khi liều lượng H2O2 nằm trong
khoảng 159 - 237 mg/L thì hiệu suất xử lý COD
lại giảm xuống còn 65,63%. Nếu nồng độ ban đầu
của H2O2 trong dung dịch cao sẽ tăng quá trình ôxy hóa dẫn tới tăng nồng độ của gốc HO. đến một

giá trị nhất định, khi đó H2O2 sẽ phản ứng với các
gốc HO. làm giảm hiệu quả xử lý (Belgiorno et
al., 2011; Al-Harbawi et al., 2013).

Do đó mức liều lượng PAC là 100 mg/L được
chọn cho quá trình keo tụ để tiến hành các thí
nghiệm tiếp theo.
3.3 Kết quả thí nghiệm xác định liều lượng H2O2

Phương trình phản ứng khi H2O2 dư: HO. + H2O2
→ .HO2 + H2O

Thí nghiệm này được tiến hành nhằm đánh giá
ảnh hưởng của liều lượng H2O2 (theo khối lượng)
đến hiệu quả xử lý của quá trình Fenton/ozone.
Thí nghiệm được thực hiện ở thời gian phản ứng

Từ kết quả trên chọn liều lượng H2O2 là 159 mg/L
để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.

Hình 6. Diễn biến nồng độ và hiệu suất xử lý COD trong nước thải bằng quá trình Fenton/ozone ở các mức liều
lượng H2O2 khác nhau

3.3 Kết quả thí nghiệm xác định liều lượng
Fe2+

của quá trình Fenton/ozone. Thời gian phản ứng
45 phút, liều lượng H2O2 được chọn là 159 mg/L
(từ kết quả thí nghiệm 3.3), thí nghiệm được tiến
hành 1 lần.

Thí nghiệm này được tiến hành nhằm đánh giá
ảnh hưởng của liều lượng Fe2+ đến hiệu quả xử lý

91


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

Mẫu nước thải trước và sau xử lý Fenton/ozone
với các liều lượng Fe2+ khác nhau được thu thập
và phân tích COD. Kết quả thí nghiệm được thể
hiện ở Hình 7. Khi lượng Fe2+ biến thiên từ 50
mg/L đến 200 mg/L, hiệu suất xử lý COD tăng lên
rất nhanh, nhưng từ 200 mg/L đến 300 mg/L thì
hiệu suất xử lý tăng chậm dần; nếu chọn liều
lượng Fe2+ lớn hơn 200 mg/L thì hiệu suất xử lý

cũng không tăng lên đáng kể. Khi liều lượng Fe2+
sử dụng là 200 mg/L thì hiệu quả loại bỏ COD
khá cao đạt 78,1%, COD sau xử lý còn 36,41
mg/L nằm trong khoảng cho phép của QCVN
28:2010/BTNMT (cột A). Vì thế chọn liều lượng
Fe2+ là 200 mg/L để tiến hành thí nghiệm tiếp
theo.

Hình 7. Diễn biến nồng độ và hiệu suất xử lý COD trong nước thải bằng quá trình Fenton/ozone ở các mức liều
lượng Fe2+ khác nhau

3.4 Kết quả thí nghiệm xử lý bằng quá trình keo tụ kết hợp với Fenton/ozone

Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện cố định các thông số vận hành được trình bày ở Bảng 2 và 3.

92


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95
Bảng 2. Các thông số vận hành bể keo tụ - lắng

Thông số vận hành
pH
Liều lượng phèn PAC
Lưu lượng nước thải vào bể
Lưu lượng phèn PAC châm vào bể

Giá trị
7,1
100 mg/L
0,4 L/phút
4 mL/phút

Ghi chú
Lựa chọn từ thí nghiệm 3.2
phèn PAC được pha thành phèn 1%

Bảng 3. Các thông số vận hành bể phản ứng Fenton/ozone

Thông số vận hành
pH
Thời gian phản ứng
Liều lượng H2O2

Liều lượng Fe2+

Giá trị
3
45 phút
159 mg/L*
200 mg/L**

Ghi chú
Umadevi (2015)
Lê Hoàng Việt et al. (2018)
Lựa chọn từ thí nghiệm 3.3
Lựa chọn từ thí nghiệm 3.4

*: tương đương với 0,53 mL H2O2/L nước thải (30%)
**: tương đương với 1 g FeSO4.7H2O/L nước thải (độ tinh khiết 98 - 99%)

Nước thải trước và sau khi xử lý qua bể keo tụ kết hợp Fenton/ozone được đo pH, sau đó phân tích các
chỉ tiêu SS, BOD5, COD, N-NO3-, N-NH3, P-PO43-, tổng Coliforms. Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở
Bảng 4.
Bảng 4. Nồng độ các thông số ô nhiễm trước và sau xử lý

Chỉ tiêu

Đơn vị

Trước xử lý

Sau keo tụ

pH
SS
COD
BOD5
N-NO3N-NH3
P-PO43Tổng
Coliforms

mg/L
mg/L
mg/L
mg/l
mg/L
mg/L
MPN/
100 mL

7,06 ± 0,15
101,94 ± 7,19
391,28 ± 80,25
147,72 ± 16,63
0,9 ± 0,17
16,03 ± 2,87
8,8 ± 1,85
6,8×105 ± 7×104

6,7 ± 0,1 (3)1
39,51 ± 1,85
158,26 ± 30,98
-

Ghi chú:

Sau Fenton /ôzon
3,5 ± 0,1 (7,5) 2
5,31 ± 0,18
34,53 ± 5,75
24,76 ± 1,81
0,67 ± 0,12
3,7 ± 0,2
1,05 ± 0,05
<3

QCVN 28:
2010 cột A
6,5 - 8,5
50
30
30
5
6
3000

: trước khi đưa vào bể phản ứng Fenton/ozone cần 1,5 mL a-xít H2SO4 32% để điều chỉnh pH
của 12 lít nước thải về pH = 3.
1

: sau xử lý bằng quá trình Fenton/ozone cần 35 mL NaOH 6N để điều chỉnh pH của 12 lít nước
thải lên pH = 7,5
2

Sau khi qua bể keo tụ - lắng pH nước thải giảm từ
7,1 ± 0,2 xuống còn 6,7 ± 0,1 là do các ion Al3+
kết hợp với gốc OH- tạo thành Al(OH)3 để lại các
ion H+ và các gốc axit của phèn. Giá trị pH này
chưa phù hợp để xử lý bằng quá trình
Fenton/ozone nên cần điều chỉnh pH của nước
thải về tương đương 3.

Al(OH)3 kết tủa kéo theo chất rắn lơ lửng trong
nước thải lắng xuống. Hiệu quả loại bỏ SS của mô
hình keo tụ đạt xấp xỉ 61,19 ± 0,94%, phù hợp với
khoảng 40 - 70% công bố bởi Metcalf & Eddy
(1991).
Hiệu suất loại bỏ SS của quá trình Fenton/ozone
cao đạt 86,54 ± 0,55%, từ 39,51 ± 1,85 mg/L
giảm còn 5,31 ± 0,18 mg/L do một phần bị oxy
hóa bởi quá trình Fenton/ozone, còn lại do trong

Nước thải sau xử lý keo tụ có SS giảm từ 101,94
± 7,19 mg/L còn 39,51 ± 1,85 mg/L là do
93


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

quá trình kết tủa Fe(III) kéo theo SS giảm xuống.
Sau quá trình Fenton/ozone, Fe(II) được chuyển
hóa thành Fe(III) kết tủa kéo theo cặn lắng xuống.

-

6.800 đồng/kg × 0,333 kg/m3 =
2.264,4 đồng/m3

Chất hữu cơ: Nồng độ COD ban đầu là 391,28 ±
80,25 mg/L, sau xử lý keo tụ giảm còn 158,26 ±
30,98 mg/L là do một phần các chất hữu cơ hòa
tan bị hấp phụ, một phần chất hữu cơ là chất rắn
nên trong quá trình lắng sẽ giảm các chất hữu cơ.
Hiệu suất loại bỏ COD khá cao đạt 59,49 ±
0,55%. Sau xử lý Fenton/ozone nồng độ chất hữu
cơ giảm do gốc HO· đã oxy hóa các chất hữu cơ.
Nồng độ COD sau quá trình Fenton/ozone giảm
từ 158,26 ± 30,98 mg/L xuống còn 34,53 ± 5,75
mg/L, hiệu suất loại bỏ cao đạt 78,09 ± 0,71%.
Nồng độ BOD5 sau quá trình Fenton/ozone giảm
từ 147,72 ± 16,63 mg/L còn 24,76 ± 3,44 mg/L
với hiệu suất xử lý là 82,02 ± 1,33%.

-

Chi phí mua phèn sắt FeSO4.7H2O:

2.300 đồng/kg phèn × 1 kg phèn/m3
= 2.300 đồng/m3
-

Chi phí mua H2O2 70%:

11.000 đồng/kg H2O2 × 0,23 kg
H2O2/m3 = 2.530 đồng/m3
-

Cần dùng 0,72 kg NaOH để pha thành
NaOH 6N, chi phí mua NaOH là:

9.300 đồng/kg NaOH × 0,72 kg
NaOH/m3 = 6.696 đồng/m3
-

Nồng độ N-NO3- sau xử lý Fenton/ozone hầu như
không thay đổi do N-NO3- là dạng oxy hóa cuối và
bền của nitơ trong môi trường nước. Nồng độ NNH3 trước xử lý keo tụ kết hợp Fenton/ozone là
16,03 ± 2,87 mg/L, sau xử lý giảm còn 3,7 ± 0,2
mg/L, hiệu suất xử lý 76,36 ± 4,77%. N-NH3 bị
loại bỏ do thông qua sự oxy hóa N-NH3 bởi gốc
HO. (Brito et al., 2010).

H2SO4 32% cần dùng 125 mL/m3 tương
đương với 0,146 kg/m3 nước thải, chi phí
cần:

2.000 đồng/kg × 0,146 kg/m3 nước
thải = 292 đồng/m3
→ Tổng chi phí mua hóa chất và điện năng
cho quá trình keo tụ kết hợp Fenton/ozone để
xử lý 1 m3 nước thải y tế là 15.488 đồng.
4.

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ

Qua các thí nghiệm khảo sát hiệu quả xử lý nước
thải y tế bằng quy trình keo tụ - lắng kết hợp
Fenton/ozone trên các mô hình ở phòng thí
nghiệm, một số kết luận có thể rút ra như sau:

Nồng độ P-PO4 trước khi xử lý là 8,8 ± 1,8
mg/L, sau khi xử lý còn lại 0,98 ± 0,10 mg/L, hiệu
suất xử lý đạt 87,76 ± 2,33%. Sau khi xử lý qua
phản ứng Fenton/ozone có sự xuất hiện của kết
tủa Fe(III) và một phần Fe(III) phản ứng với PPO43- tạo tủa sắt photphat (FePO4) làm cho nồng
độ P-PO43- giảm đi nhiều.
3-

Công đoạn Fenton/ozone tiêu diệt hầu như hoàn
toàn lượng vi sinh vật trong nước thải. Nước thải
sau xử lý không phát hiện Coliform cho thấy đây
là một phương pháp tốt để xử lý nước thải y tế một loại nước thải có hàm lượng vi sinh vật gây
bệnh cao.
3.5 Kết quả tính toán chi phí xử lý
Trong nghiên cứu này, chi phí hóa chất và điện
năng để xử lý 1 m3 nước thải y tế bằng hóa chất
công nghiệp được tính toán:
-

Chi phí mua PAC cho xử lý keo tụ là:

-

Nước thải y tế khi keo tụ bằng PAC với liều
lượng 100 mg/L, tổng thời gian lưu ở bể keo tụ
là 27,5 phút và thời gian lắng là 60 phút cho
hiệu suất xử lý SS, COD lần lượt là 61,19 ±
0,94%, 59,49 ± 0,55%.

-

Nước thải sau khi keo tụ - lắng được đưa vào
bể Fenton/ozone với thời gian phản ứng 45
phút, liều lượng Fe2+ là 200 mg/L và H2O2 là
159 mg/L cho nước thải sau xử lý đạt QCVN
28:2010/BTNMT (cột A) ở các thông số ô
nhiễm theo dõi.

-

Xử lý nước thải y tế bằng quy trình keo tụ lắng kết hợp Fenton/ozone có chi phí phù hợp,
đồng thời công tác vận hành đơn giản có thể
đề xuất áp dụng vào thực tế.

Có thể tiến hành thêm các nghiên cứu về keo tụ
nước thải y tế có sử dụng polyme làm chất trợ keo
tụ để tăng hiệu quả xử lý của quá trình keo tụ, từ
đó giảm chi phí hóa chất cho quy trình xử lý
Fenton/ozone kế tiếp.

Điện năng: sử dụng điện trong 45 phút cho
bể Fenton/ozone tiêu hao 937,5 Wh. Với
giá điện tiêu thụ của bệnh viện là 1.500

đồng/kWh, chi phí sử dụng điện là:
(937,5 × 1.500) / 1.000 = 1.406 đồng

94


AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Research.

Al-Harbawi A. F. Q., M. H. Mohammed, N. A.
Yakoob (2013). Use of Fenton's reagent for
removal of organics from Ibn Al-Atheer hospital
wastewater in Mosul city.
Al-Rafidain
Engineering 21: 127–135.

Lucas M. S., Peres J. A., Li Puma G. (2010).
Treatment of winery wastewater by
ozonebased advanced oxidation processes (O3,
O3/UV and O3/UV/H2O2) in a pilot-scale
bubble column reactor and process economics.
Sep. Purif. Technol. 72: 235–241

Belgiorno V., V. Naddeo, L. Rizzo (2011). Water,
wastewater and soil treatment by advanced
oxidation processes. ASTER.

Metcaff & Eddy (1991). Wastewater Engineering:
Treatment, Disposal, Reuse. McGraw-Hill,
Inc.

Brito N. N. D., J. E. S. Paterniani, G. A. Brota, R.
T. Pelegrini (2010). Ammonia removal from
leachate by photochemical process using
H2O2. Ambiente & Água 5(2) 51–60.

Nguyễn Thanh Hà (2015). Hướng dẫn áp dụng
công nghệ xử lý nước thải y tế. NXB Y học.
Nguyễn Văn Phước (2007). Xử lý nước thải bằng
phương pháp sinh học. TP. HCM: Viện Môi
trường và Tài nguyên, Đại học Quốc Gia TP.
HCM.

Coelho A. D., C. Sans, A. Agüera, M. J. Gómez,
S. Esplugas, M. Dezotti (2009). Effects of
ozone
pre-treatment
on
diclofenac:
Intermediates, biodegradability and toxicity
assessment. Science of the Total Environment
407: 3572–3578.

Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải (2004).
Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện. Hà Nội:
NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Gebbie P. (2001). Using Polyaluminium
Coagulants in water treatment. Proceeding of
64th Annual Water Industry Engineers and
Operators’ Conference. Bendigo 5 and 6 Sep
2001.

Santos L. H. M. L. M., M. Gros, S. R. Mozaz, C.
D. Matos, A. Pena, D. Barceló, M. C. B. S. M.
Montenegro (2013). Contribution of hospital
effluents to the load of pharmaceuticals in
urban
wastewaters:
Identification
of
ecologically relevant pharmaceuticals. Science
of the Total Environment (461–462) 302–316.

Lê Hoàng Việt, Nguyễn Lam Sơn, Huỳnh Lương
Kiều Loan, Nguyễn Võ Châu Ngân (2018).
Khảo sát các thông số vận hành của phản ứng
Fenton/ô-zon trong xử lý nước thải y tế. Tạp
chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một (đã chấp
nhận).

Tizaoui C., Bouselmi L., Mansouri L., Ghrabi A.
(2007). Landfill leachate treatment with ozone
and ozone/hydrogen peroxide systems. J.
Hazard. Mater. 140: 316–324.

Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân (2016).

Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải tập 2. Cần
Thơ: Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ.

Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2005). Các
quá trình oxi hóa nâng cao trong xử lý nước và
nước thải - Cơ sở khoa học và ứng dụng. Hà Nội:
NXB Khoa học và Kỹ thuật.

Lin T. H., Chow-Feng Chiang, Shaw-Tao Lin,
Ching-Tsan Tsai (2015). Effects of small-size
suspended solids on the emission of
Escherichia coli from the aeration process of
wastewater treatment. Aerosol and Air Quality

Umadevi V. (2015). Fenton process - A pre
treatment option for hospital waste water.
International Journal of Innovation in
Engineering and Technology 5: 306–312.

95