Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp thiếu hiếu khí (ao) sử dụng giá thể sinh học eco bio block (ebb) cải tiến

ðẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

ðẶNG THỊ THÙY NGUYÊN

NGHIÊN CỨU ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
BỆNH VIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIẾU - HIẾU KHÍ (AO)
SỬ DỤNG GIÁ THỂ SINH HỌC ECO - BIO - BLOCK (EBB)
CẢI TIẾN

Chuyên ngành: Môi trường và phát triển bền vững
(Chương trình đào tạo thí điểm)

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRỊNH VĂN TUYÊN

HÀ NỘI - 2016


LỜI CÁM ƠN

ðầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Trịnh Văn Tuyên - Viện Công
nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình
hướng dẫn giúp tơi hồn thành luận văn đúng u cầu đề ra.
Tơi xin chân thành cảm ơn ThS. Hồng Lương và các bạn bè đồng nghiệp ở
Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam đã
tạo mọi điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, cán bộ của Trung tâm
Nghiên cứu Tài ngun và Mơi trường đã truyền đạt kiến thức cho tơi trong q
trình học tập tại Trung tâm, cũng như gia đình, bạn bè đã khuyến khích, động viên

tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tơi hoàn thành luận văn này.
Trân trọng cảm ơn.

Hà Nội, ngày 04 tháng 11 năm 2015
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

ðặng Thị Thùy Nguyên


LỜI CAM ðOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu nêu
trong luận văn là trung thực, không sử dụng số liệu của tác giả khác khi chưa được
cơng bố hoặc chưa được sự ñồng ý. Những kết quả nghiên cứu của tác giả chưa
từng được cơng bố trong bất kỳ một cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày 04 tháng 12 năm 2015
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

ðặng Thị Thùy Nguyên


MỤC LỤC

MỞ ðẦU....................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................ 5
1.1. Tổng quan về nước thải bệnh viện............................................................. 5
1.1.1. Nguồn phát sinh nước thải bệnh viện..................................................... 5
1.1.2. Tính chất và thành phần nước thải bệnh viện ......................................... 5
1.1.3. Phương án phân nguồn nước thải bệnh viện .......................................... 6

1.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải bệnh viện.................................. 7
1.2.1. Phương pháp mương ơxy hóa ................................................................ 8
1.2.2. Phương pháp bùn hoạt tính .................................................................... 9
1.2.3. Phương pháp lọc sinh học ngập nước .................................................. 10
1.2.4. Phương pháp màng vi sinh tầng chuyển ñộng (MBBR) ....................... 11
1.2.5. Phương pháp bể phản ứng theo mẻ (SBR) ........................................... 12
1.2.6. Phương pháp thiết bị sinh học màng .................................................... 13
1.2.7. Phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt ...................................................... 15
1.2.8. Phương pháp thực vật thủy sinh........................................................... 16
1.2.9. Phương pháp Anammox ...................................................................... 17
1.3. Tổng quan về vật liệu EBB....................................................................... 18
1.3.1. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu EBB trên thế giới:........................... 18
1.3.2. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu EBB trong nước:............................. 22
1.3.3. Nguyên lý hoạt ñộng của EBB cải tiến ................................................ 27
1.3.4. Ưu điểm và nhược điểm của cơng nghệ EBB cải tiến .......................... 28
1.4. Phân tích và lựa chọn cơng nghệ thích hợp............................................. 29

CHƯƠNG 2: ðỊA ðIỂM, THỜI GIAN, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................................................. 31
2.1. ðịa ñiểm, thời gian nghiên cứu ................................................................ 31
2.1.1. ðịa ñiểm nghiên cứu ........................................................................... 31
2.1.2. Thời gian nghiên cứu........................................................................... 31
2.2. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu..................................... 31


2.2.1. Phương pháp luận................................................................................ 31
2.2.2. Các phương pháp nghiên cứu .............................................................. 32

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................... 37
3.1. Sản xuất vật liệu EBB cải tiến.................................................................. 37

3.1.1. Xác ñịnh tỷ lệ phối trộn các vật liệu..................................................... 37
3.1.2. Xác ñịnh tỷ lệ phối trộn nước .............................................................. 38
3.1.3. Cấy VSV lên giá thể EBB cải tiến ....................................................... 40
3.1.4. Quy trình sản xuất EBB cải tiến........................................................... 41
3.2. ðánh giá hiệu suất xử lý COD, Amoni, TSS trên hệ thống AO sử dụng
giá thể sinh học EBB cải tiến. ......................................................................... 43
3.2.1 ðánh giá hiệu suất xử lý COD trên hệ thống AO sử dụng giá thể sinh học
EBB cải tiến. ................................................................................................. 44
3.2.2 ðánh giá hiệu suất xử lý Amoni trên hệ thống AO sử dụng giá thể sinh
học EBB cải tiến............................................................................................ 51
3.2.3. ðánh giá hiệu suất xử lý TSS trên hệ thống AO sử dụng giá thể sinh học
EBB cải tiến .................................................................................................. 57
3.3. ðề xuất công nghệ xử lý nước thải bệnh viện.......................................... 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 69
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Viết tắt

Giải thích

AO

Thiếu hiếu khí (Anoxic Oxic)

BOD

Nhu cầu ơxy sinh học

COD

Nhu cầu ơ xy hóa học

DO

Hàm lượng ơ xy hịa tan

EBB

Vật liệu mang vi sinh

PVC

Nhựa Polyvinylclorua

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TNMT

Tài nguyên môi trường

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

VSV

Vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần nước thải bệnh viện..................................................... 6
Bảng 1.2. Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar ................... 20
Bảng 1.3. Giới thiệu một số ñặc ñiểm của vật liệu Karemzit ........................ 23
Bảng 1.4. ðặc tính kỹ thuật vật liệu Zeolit ................................................... 24
Bảng 3.1. ðộ rỗng và tỷ lệ phối trộn của vật liệu EBB cải tiến..................... 37
Bảng 3.2. Tỷ lệ nước ñể phối trộn ................................................................ 38
Bảng 3.3. Vi sinh vật hiếu khí tổng số (CFU/g)........................................... 41
Bảng 3.4. Vi sinh vật kị khí tổng số (CFU/g)................................................ 41
Bảng 3.5. Thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải của Bệnh viện E .... 44
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của lưu lượng ñến hiệu suất và tải lượng xử lý........... 63


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Sơ đồ ngun tắc phân nguồn nước thải bệnh viện ......................... 7
Hình 1.2. Cơng nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp mương ơxy hóa ...... 8
Hình 1.3. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính. 9
Hình 1.4. Sơ ñồ công nghệ xử lý nước thải bằng lọc sinh học ngập nước ..... 10
Hình 1.5. Cơng nghệ xử lý nước bằng phương pháp MBBR ........................ 11
Hình 1.6. Cơng nghệ xử lý nước bằng phương pháp SBR ............................ 12
Hình 1.7. Công nghệ xử lý nước bằng phương pháp MBR ........................... 14
Hình 1.8. Xử lý nước thải bằng cơng nghê lọc sinh học nhỏ giọt.................. 15
Hình 1.9. Xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh ....................................... 17
Hình 1.10. Xử lý nước thải bằng cơng nghệ Anammox ................................ 18

Hình 1.11. EBB ñược ứng dụng trong xử lý nước sông Melaka Malaysia .... 20
Hình 1.12. Ứng dụng của EBB trong làm sạch bể cá cảnh............................ 21
Hình 1.13. Hình ảnh viên EBB nguyên mẫu Nhật Bản ................................. 21
Hình 1.14. Hình ảnh SEM của than cacbon hóa ở nhiệt độ 6400C................ 25
Hình 1.15. Chế phẩm sinh học Sagi Bio ....................................................... 27
Hình 1.16. Nguyên lý hoạt động của EBB cải tiến........................................ 28
Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống thực nghiệm thiếu - hiếu khí......................... 32
Hình 2.2. Mơ hình thực nghiệm hệ thống thiếu - hiếu khí............................. 33
Hình 2.3. Hình dáng khn mẫu vật liệu EBB cải tiến ................................. 35
Hình 3.1. Lượng nước phối trộn 100ml ........................................................ 38
Hình 3.2. Lượng nước phối trộn 150ml ........................................................ 39
Hình 3.3. Lượng nước phối trộn120 ml ........................................................ 39
Hình 3.4. Cấy VSV vào EBB cải tiến ........................................................... 40
Hình 3.5. EBB cải tiến trước và sau khi cấy VSV ....................................... 40
Hình 3.6. Quy trình cơng nghệ sản xuất vật liệu EBB cải tiến
(dùng cho xử lý nước thải bệnh viện) ........................................................... 42


Hình 3.7. Sản phẩm EBB cải tiến được chế tạo tại Viện Công nghệ môi
trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam ............................ 43
Hình 3.8. Hệ thí nghiệm A-O ....................................................................... 43
Hình 3.9. Nồng độ và hiệu suất xử lý COD qua cột thiếu khí ....................... 45
Hình 3.10. Tải lượng xử lý COD qua cột thiếu khí ..................................... 475
Hình 3.11. Nồng độ và hiệu suất xử lý COD qua cột hiếu khí .................... 497
Hình 3.12. Tải lượng xử lý COD qua cột hiếu khí ........................................ 47
Hình 3.13. Nồng ñộ và hiệu suất xử lý COD qua hệ AO .............................. 49
Hình 3.14. Tải lượng xử lý COD qua hệ AO ................................................ 49
Hình 3.15. Nồng độ và hiệu suất xử lý Amoni qua cột thiếu khí................... 51
Hình 3.16. Tải lượng xử lý Amoni qua cột hiếu khí .................................... 51
Hình 3.17. Nồng ñộ và hiệu suất xử lý Amoni qua bể hiếu khí .................................... 53

Hình 3.18. Tải lượng xử lý Amoni qua bể hiếu khí ........................................................... 53
Hình 3.19. Nồng độ và hiệu suất xử lý Amoni qua hệ AO ............................................ 55
Hình 3.20. Tải lượng xử lý Amoni qua hệ AO .................................................................. 55
Hình 3.21. Nồng độ và hiệu suất xử lý TSS qua bể thiếu khí ........................................ 57
Hình 3.22. Tải lượng xử lý TSS qua bể thiếu khí ............................................................... 57
Hình 3.23. Nồng ñộ và hiệu suất xử lý TSS qua bể hiếu khí ......................................... 59
Hình 3.24. Tải lượng xử lý TSS qua bể hiếu khí ............................................................... 59
Hình 3.25. Nồng độ và hiệu suất xử lý TSS qua hệ AO ................................................ 61
Hình 3.26. Tải lượng xử lý TSS qua hệ AO ....................................................................... 61
Hình 3.27. Sơ ñồ khối phương án xử lý nước thải bệnh viện cơng nghệ AO....64
Hình 3.28. Sơ đồ dịng chảy nước thải bệnh viện bằng phương pháp AO........65


MỞ ðẦU
Tốc ñộ phát triển kinh tế cao mang lại những lợi ích to lớn như cải thiện mức
sống của người dân và tiềm lực kinh tế cho ñất nước, tuy nhiên nó cũng có tác động
nặng nề đến chất lượng mơi trường. Trong đó, ơ nhiễm do nước thải là một trong
những vấn ñề nhức nhối nhất.
Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm, lo ngại sâu sắc đối
với các nhà quản lý mơi trường và xã hội vì chúng có thể gây ơ nhiễm mơi trường
nghiêm trọng và nguy hiểm ñến ñời sống con người.
Theo thống kê của Bộ Y tế, tính đến nay cả nước hiện có 1.087 bệnh viện
(1.023 bệnh viện nhà nước, 64 bệnh viện tư nhân) với tổng số hơn 140.000 giường
bệnh, ngồi ra cịn có hơn 10.000 trạm y tế xã, hàng chục ngàn cơ sở phòng khám
tư nhân, cơ sở nghiên cứu, ñào tạo, sản xuất dược phẩm, sinh phẩm y tế. Các cơ sở
y tế, thải ra khoảng 250.000 m3 nước thải mỗi ngày. Loại nước thải y tế này ô
nhiễm nặng về mặt hữu cơ và hàm lượng vi sinh cao gấp 100-1000 lần tiêu chuẩn
cho phép. Tuy nhiên, khoảng 46% số bệnh viện hiện chưa có hệ thống xử lý nước
thải và 70% số hệ thống xử lý nước thải hiện có khơng đạt tiêu chuẩn [3].
Do kinh tế cịn nhiều khó khăn, việc quản lý và xử lý chất thải bệnh viện ở

nhiều ñịa phương chưa ñược quan tâm và ñầu tư ñúng mức. Chất thải bệnh viện,
ngồi những đặc tính chung giống như chất thải sinh hoạt, cịn có đặc tính tiêng biệt
là chứa rất nhiều vi trùng gây bệnh có khả năng lây nhiễm cao, gây nên những vấn
ñề nhức nhối về vệ sinh, mơi trường và sức khỏe cộng đồng. Theo ơng Jordan Ryan,
ngun Trưởng đại diện thường trú Quỹ Mơi trường Tồn cầu (GEF) tại Việt Nam,
có 80% trường hợp mắc bệnh do nguồn nước bị ơ nhiễm, trong đó có một phần là
từ nước thải các bệnh viện [8].
Vì vậy việc nghiên cứu, tìm ra giải pháp cơng nghệ thích hợp ñể xử lý hiệu
quả nước thải bệnh viện ñảm bảo các tiêu chuẩn cho phép khi thải ra môi trường đã
được các nhà mơi trường trong và ngồi nước quan tâm. Hiện nay, các nước trên


thế giới và nước ta ñã ứng dụng nhiều giải pháp cơng nghệ khác nhau để xử lý hiệu
quả và an tồn nước thải bệnh viện, trong đó thường sử dụng phổ biến là công nghệ
sinh học. Nước thải bệnh viện là một nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng vì
có hàm lượng hữu cơ, các chất dinh dưỡng cao và đặc biệt có chứa nhiều vi khuẩn,
virut gây bệnh. Ở Việt Nam, các nhà khoa học ñã nghiên cứu, phát triển nhiều công
nghệ xử lý nước thải bệnh viện như bể sinh học tiếp xúc hiếu khí, cơng nghệ bùn
hoạt tính trong các bể aeroten truyền thống, xử lý hiếu khí theo mẻ SBR, lọc sinh học
ngập nước, công nghệ AAO, công nghệ màng sinh học MBR… Tuy nhiên, các cơng
nghệ này địi hỏi chi phí đầu tư cao, vận hành gặp nhiều khó khăn.
Eco-Bio Block (EBB) nguyên mẫu từ Nhật Bản. EBB từ Nhật Bản là một
khối rắn được sản xuất thơng qua q trình pha trộn các vật liệu như ñá núi lửa ở
Nhật kết hợp gắn các hệ vi sinh vật thân thiện với môi trường [20].
EBB cải tiến đã được Viện Cơng nghệ mơi 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 Cơng nghệ mơi trường đã có các nghiên cứu về việc sử
dụng EBB cải tiến ñể 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.

Chính vì vậy tơi thực hiện đề tài luận văn “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử
lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp thiếu - hiếu khí (AO) sử dụng giá thể
sinh học EBB cải tiến” ñể ñánh giá hiệu quả xử lý chất ô nhiễm của vật liệu EBB
cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả xử lý cho ñối tượng nước thải bệnh viện, góp phần
cải thiện mơi trường nước nói riêng và mơi trường sống nói chung.

2


Mục tiêu của ñề tài:
-

Nghiên cứu sản xuất vật liệu EBB phù hợp cho xử lý nước thải bệnh viện
ở Việt Nam

-

Thử nghiệm và ñánh giá hiệu quả xử lý nước thải bệnh viện bằng phương
pháp thiếu - hiếu khí (AO) sử dụng giá thể sinh học EBB cải tiến, góp
phần cải thiện mơi trường nước.

ðánh giá hiệu quả xử lý COD;
ðánh giá hiệu quả xử lý Amoni;
ðánh giá hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng;
- ðề xuất phương pháp xử lý nước thải bệnh viện mới phù hợp với ñiều kiện
Việt Nam.
ðối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu hiệu quả xử lý COD, amoni, chất rắn lơ lửng của mô hình xử lý
nước thải bệnh viện bằng phương pháp thiếu hiếu khí kết hợp sử dụng giá thể sinh
học EBB cải tiến. Nước thải được lấy từ bể điều hịa bệnh viện E, quận Cầu Giấy, Hà

Nội.
Quy mô nghiên cứu
Quy mơ phịng thí nghiệm.
Bố cục của đề tài:
Chương 1. Tổng quan
- Tổng quan về nước thải bệnh viện
- Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải bệnh viện
- Tổng quan về vật liệu EBB
- Lựa chọn cơng nghệ thích hợp
Chương 2. ðịa ñiểm, thời gian, phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu
Chương 3. Kết quả nghiên cứu
- Sản xuất vật liệu EBB

3


- Nghiên cứu hiệu suất xử lý COD trong hệ thí nghiệm AO sử dụng giá thế sinh
học EBB cải tiến
- Nghiên cứu hiệu suất xử lý Amoni trong hệ thí nghiệm AO sử dụng giá thế
sinh học EBB cải tiến
- Nghiên cứu hiệu suất xử lý TSS trong hệ thí nghiệm AO sử dụng giá thế sinh
học EBB cải tiến
- ðề xuất phương pháp mới xử lý nước thải bệnh viện
Kết luận và kiến nghị.

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nước thải bệnh viện

1.1.1. Nguồn phát sinh nước thải bệnh viện
Nước thải bệnh viện là dung dịch thải từ cơ sở khám, chữa bệnh.
Nước thải bệnh viện phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như: pha chế thuốc tẩy khuẩn, lau chùi dụng cụ y tế, rửa trôi các mẫu bệnh phẩm, rửa vết thương bệnh
nhân, nước thải từ các phòng phẫu thuật, phịng xét nghiệm, phịng thí nghiệm, từ các
khoa khám, chữa bệnh, khu ñiều trị bệnh nhân,… ñược thu gom chung ñưa về hệ
thống xử lý nước thải. Nước thải loại này có chứa chủ yếu các hợp chất hữu cơ, các
chất rắn lơ lửng, máu, mủ và ñặc biệt là các loại vi trùng gây bệnh.
Ngoài ra, một lượng lớn nước thải phát sinh trong quá trình sinh hoạt của cán
bộ, nhân viên, bệnh nhân và người nhà bệnh nhân. Nước thải này có chứa chủ yếu
các chất cặn bã, các chất dinh dưỡng (N, P), các chất rắn lơ lửng (SS), các chất hữu
cơ (BOD5, COD và vi khuẩn), nếu khơng được xử lý trước khi thải ra ngồi sẽ gây ơ
nhiễm tới mơi trường.
1.1.2. Tính chất và thành phần nước thải bệnh viện
Nước thải bệnh viện có hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học khá cao
(đại diện bởi thơng số BOD5), lượng chất rắn lơ lửng lớn. ðặc biệt, nước thải bệnh
viện là nguồn ñiển 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 [4]. Ngoài các
loại vi khuẩn này, trong nước thải bệnh viện cịn có một lượng khơng ít vi khuẩn
gây bệnh khác. Do vậy, nước thải bệnh viện nếu khơng 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 mơi trường và sức khỏe
cộng đồng.
Thành phần của nước thải bệnh viện thường ở mức như bảng 1.1.

5


Bảng 1.1. Thành phần nước thải bệnh viện
Thông số

ðơn vị

Khoảng giá trị

Giá trị trung bình

pH

-

6.5 - 7.5

7.0

TSS

mg/l

100 - 200

150

BOD5

mg/l

120 - 250

200

COD

mg/l

150 - 350

300

Tổng Coliforms

MNP/100 ml

106 - 109

106 - 107

Nguồn: Tài liệu quản lý chất thải bệnh viện, 2015 [2]
Ngoài ra nước thải bệnh viện cịn có một số kim loại nặng với hàm lượng nhỏ
như: mangan, đồng, thủy ngân, crơm,... Các kết quả phân tích các kim loại nặng
trong nước thải bệnh viện thường cho thấy hàm lượng các kim loại này ñều nhỏ hơn
quy chuẩn cho phép (QCVN 28:2010/BTNMT).
1.1.3. Phương án phân nguồn nước thải bệnh viện
Nhằm giảm thiểu lượng nước thải cho hệ xử lý, giảm chi phí ñầu tư, giảm chi
phí xử lý và nhằm ñảm bảo cho hệ thống xử lý hoạt ñộng ổn ñịnh và ñạt hiệu quả
cao, cần tách riêng nước mưa và nước thải thành các dòng riêng biệt.
-

Nước mưa, nước mặt chảy tràn cần được thu gom riêng vào hệ thống cống

thốt nước mặt riêng biệt. Nước từ hệ thống cống này sẽ được xả thẳng ra mương
thốt nước.
-

Nước thải từ các khoa, phòng bao gồm cả nước thải sinh ra trong quá trình

khám chữa bệnh và nước thải sinh hoạt của các cán bộ công nhân viên, bệnh nhân,
người nhà bệnh nhân ñược thu gom dẫn theo ñường ống riêng ñến khu xử lý nước
thải theo hình 1.1.

6


Nguồn
nước thải
hoạt động
chun
mơn và
sinh hoạt
của bệnh
viện

Trước
Trạm xử lý
nước thải
bệnh viện

Sau
xử lý
Hệ nước

thải chung

Nước mưa chảy tràn

Hình 1.1. Sơ đồ ngun tắc phân nguồn nước thải bệnh viện
1.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải bệnh viện
Các công nghệ xử lý nước thải bệnh viện theo kiểu truyền thống mặc dù đầu
ra có đạt QCVN nhưng ngày càng bộc lộ nhiều yếu điểm như: Tốn diện tích, chi phí
vận hành và chi phí đầu tư cao, thời gian thi cơng chậm, phát sinh mùi hơi trong q
trình vận hành, chất lượng nước sau xử lý khơng ổn định, lượng bùn thải ra lớn...
Việc nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải bệnh viện không chỉ cần thỏa mãn
các tiêu chuẩn quy định, mà cịn phải đảm bảo các yếu tố: chiếm ít diện tích, dễ lắp
đặt vận hành và bảo dưỡng, không gây ô nhiễm thứ cấp ảnh hưởng ñến môi trường
xung quanh.
Các nước trên thế giới và nước ta đã ứng dụng nhiều giải pháp cơng nghệ
khác nhau ñể xử lý hiệu quả và an toàn nước thải bệnh viện. Ở một số nước phát
triển như ðức, Nhật Bản, Pháp, Mỹ, Canada,… các nhà khoa học ñã nghiên cứu và
ứng dụng thành công các phương pháp sinh học cho việc xử lý nước thải, bao gồm
các phương pháp kỵ khí, hiếu khí, thiếu khí có sử dụng vi sinh vật. Ưu thế của việc
xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là ñơn giản, tiết kiệm, tận dụng ñược

7


nguồn sinh vật sẵn có trong mơi trường và hạn chế ñến mức tối ña ảnh hưởng tiêu
cực trong quá trình xử lý.
Qui trình xử lý nước thải trên thế giới hiện nay thường ñược tiến hành theo những
bước như sau:
Xử lý cấp 1 (Primary Treatment): Dùng những biện pháp hóa lý loại bỏ bớt những
chất thải rắn khơng hịa tan trong nước.

Xử lý cấp 2 (Secondary Treatment): Sử dụng vi sinh vật ñể loại bỏ những chất thải
hữu cơ hòa tan trong nước.
Xử lý cấp 3 (Tertiary Treatment): Kết hợp các biện pháp xử lý hóa học, vật lý, sinh
học ñể loại bỏ chất dinh dưỡng trong nước.
1.2.1. Phương pháp mương ơxy hóa
Mương ơxy hóa là một dạng thiết bị sục khí kéo dài. Phương pháp này có ưu
điểm là có thể xử lý hiệu quả đồng thời hữu cơ và nitơ, vận hành đơn giản, tốn ít
năng lượng, tạo ra ít bùn. Tuy nhiên, phương pháp này cần diện tích xây dựng lớn.
Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến đối với quy mơ nhỏ (xem Hình 1.2).

Hình 1.2. Cơng nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp mương ơxy hóa [11].

8


1.2.2. Phương pháp bùn hoạt tính
Sử dụng bể Aeroten (bể bùn hoạt tính) kết hợp với lắng sơ cấp, lắng thứ cấp
và khử trùng. Bùn cặn từ bể lắng sơ cấp và bùn hoạt tính dư được đưa qua bể phân
hủy bùn dạng yếm khí (xem Hình 1.3).

Nước thải

Bể điều
hồ

Lắng 1

Bể bùn
hoạt tính

Lắng 2

Bùn

Nước tách bùn

Khử
trùng

Nước
xử lý

Bùn

Xử lý
bùn

Máy thổi khí
Bùn thải

Hình 1.3. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính
+ Ưu điểm:
- Q trình bùn hoạt tính có ưu điểm là hiệu quả xử lý hữu cơ (BOD, COD) và
amoni (chuyển hoá amoni thành nitrat) cao;
+ Nhược điểm:
- Cần cung cấp khơng khí một cách cưỡng bức bằng máy sục khí (máy thổi khí
chìm hay máy cấp khí bề mặt) nên tiêu hao điện năng và do đó chi phí xử lý cao
(chi phí ñiện năng cho sục khí chiếm phần lớn chi phí xử lý (thường trên 50%).
- Q trình này địi hỏi phải hồi lưu một phần bùn từ bể lắng về bể sục khí để duy trì
nồng độ bùn hoạt tính trong bể sục khí trong khoảng mong muốn. Vì vậy, cần phải

kiểm tra, phân tích nồng độ bùn và điều chỉnh lưu lượng bùn hồi lưu thường xuyên,
dẫn ñến vận hành rất phức tạp.
- Quá trình này dễ bị xảy ra hiện tượng bùn khó lắng, khi đó hiệu quả xử lý kém và
hệ mất ổn ñịnh. Khắc phục hiện tượng này khá phức tạp, địi hỏi người vận hành có

9


kiến thức chun mơn sâu. Do đó, q trình này vận hành phức tạp, nhìn chung là
khơng thuận lợi đối các cơ sở khơng có cán bộ kỹ thuật chun trách về xử lý nước
thải.
1.2.3. Phương pháp lọc sinh học ngập nước
Sử dụng bể lọc sinh học hiếu khí có vật liệu mang vi sinh vật ngập trong nước
kết hợp với lắng sơ cấp, lắng thứ cấp và khử trùng. Bùn và cặn phát sinh trong quá
trình xử lý sẽ ñược thu gom và xử lý tiếp bằng phương pháp phân huỷ bùn yếm khí.
Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải bằng lọc sinh học ngập nước ở hình 1.4.

Bể điều
hồ

Lắng 1

Vật liệu
lọc

Lắng 2

Bùn

Nước tách bùn

Khử
trùng

Nước
xử lý

Bùn

Xử lý
bùn

Máy thổi khí
Bùn thải

Hình 1.4. Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải bằng lọc sinh học ngập nước
+ Ưu ñiểm:
- Hiệu suất xử lý hữu cơ và nitơ cao, chất lượng nước thải sau xử lý tốt và ổn định
do có thể duy trì được nồng độ vi sinh vật trong hệ cao và chủng loại vi sinh vật
phong phú.
- Thời gian lưu của nước thải trong hệ thống ngắn nên diện tích mặt bằng sử dụng
khơng lớn.
- Khơng cần hồi lưu bùn, hạn chế được hiện tượng bùn khó lắng, do đó so với q
trình bùn hoạt tính, vận hành ñơn giản và ổn ñịnh hơn.

10


- Có thể làm kín nên giảm mùi thứ cấp.
+ Nhược điểm:

- Q trình này khơng giảm được chi phí xử lý do vẫn phải cấp khí cưỡng bức.
- Chi phí đầu tư lại cao hơn so với q trình bùn hoạt tính do phải sử dụng thêm vật
liệu lọc sinh học (vật liệu mang vi sinh).
1.2.4. Phương pháp màng vi sinh tầng chuyển ñộng (MBBR)
Nước thải ñược xử lý bằng phương pháp vi sinh tại các bể xử lý vi sinh. Nước
thải sau xử lý vi sinh ñược lọc qua lớp vật liệu lọc nổi tại bể lọc nhằm loại bỏ cặn vi
sinh trong nước và khử một phần nitrat. Lượng bùn trong trong bể lọc được quay
vịng một phần về bể xử lý vi sinh, phần bùn dư cịn lại được đưa về bể ủ bùn. Bùn ủ
sau một thời gian ñược hút và thải bỏ giống như bã thải tại các bể phốt. Nước thải
sau khi qua bể lọc ñược loại bỏ các loại vi khuẩn gây bệnh tại bể khử trùng trước khi
thải ra môi trường.
Sơ ñồ công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh tầng chuyển động
(MBBR) xem Hình 1.5.
Song chắn rác
Nước thải

Bể ñiều
hòa

Bể
MBBR

Bể lắng

Nước thải ñã xử lý

Bùn
Bùn
Nước tràn

Bể phân
hủy bùn

Bùn thải (làm phân hoặc chơn lấp)

Hình 1.5. Cơng nghệ xử lý nước bằng phương pháp MBBR

11


1.2.5. Phương pháp bể phản ứng theo mẻ (SBR)
SBR (Sequencing Batch Reactor) - bể phản ứng theo mẻ là dạng cơng trình xử
lý nước thải dựa trên phương pháp bùn hoạt tính, nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng
diễn ra gián đoạn trong cùng một bể. SBR khơng cần sử dụng bể lắng thứ cấp và q
trình tuần hồn bùn, thay vào đó là q trình xả cặn trong bể. Hệ thống SBR là hệ
thống dùng ñể xử lý nước thải chứa chất hữu cơ và nitơ cao. Hệ thống SBR linh động
có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau với nhiều thành phần và tải trọng. Q
trình lắng tĩnh giúp nồng độ TSS đầu ra thấp. Bể điều hịa, bể lắng sơ cấp, xử lý sinh
học, bể lắng thứ cấp và khử dinh dưỡng có thể kết hợp lại thành 1, hiệu quả khử
photpho, nitrat hóa và khử nitrat cao. Tuy nhiên, do hệ thống hoạt ñộng theo mẻ, nên
cần phải có nhiều thiết bị hoạt ñộng ñồng thời với nhau, công suất xử lý thấp, người
cơng nhân vận hành hệ thống phải có kỹ thuật cao. [7]
Công nghệ xử lý nước bằng phương pháp SBR được mơ tả bằng Hình 1.6.

Hình 1.6. Cơng nghệ xử lý nước bằng phương pháp SBR [6]

12


1.2.6. Phương pháp thiết bị sinh học màng

Thiết bị sinh học màng (Membrane Bioreactor, MBR) là hệ thống xử lý nước
thải kết hợp quá trình lọc màng (như vi lọc hay siêu lọc) với quá trình sinh học sinh
trưởng lơ lửng. Phương pháp này ñược phát triển mạng mẽ trong vài thập niên trở
lại ñây, và hiện nay ñang ngày càng ñược sử dụng rộng rãi ñể xử lý nước thải ở
nhiều nước trên thế giới với công suất lên tới 48.000 m3/ngày.
So với quá trình xử lý truyền thống, q trình MBR có nhiều ưu điểm nổi bật:
thiết bị nhỏ gọn, tốn ít mặt bằng xây dựng, hiệu quả xử lý các chất hữu cơ cao (do
duy trì được lượng sinh khối lớn trong bể phản ứng sinh học), lượng bùn thừa sinh
ra ít, chất lượng nước xử lý đạt rất cao và ln ổn định có thể đáp ứng được u cầu
tái sử dụng, khơng cần bể lắng cuối và khử trùng, dễ dàng mở rộng và nâng cấp các
hệ thống xử lý cũ.
Sự phát triển và cải tiến mạnh mẽ của công nghệ - kỹ thuật và sự giảm ñáng
kể giá thành màng trong thời gian gần đây đã làm cho q trình MBR trở thành một
cơng nghệ chính thức trong xử lý nước thải.
Hiện nay, nước thải giàu dinh dưỡng là một trong những nguồn chủ yếu gây
ô nhiễm môi trường và làm suy giảm chất lượng nguồn nước. Nguồn nước thải giàu
dinh dưỡng rất ña dạng và phức tạp: nước thải từ các chuồng trại chăn ni, lị mổ,
nhà máy chế biến thực phẩm, cơng nghiệp thuộc da, nước thải nông nghiệp, nước
thải sinh hoạt… Nhìn chung trong thành phần của những loại nước thải này thường
chứa chất hữu cơ, nitơ, photpho với hàm lượng cao. Nguồn nước thải này không
qua xử lý hoặc xử lý khơng triệt để được xả trực tiếp vào các thuỷ vực gây ra các
hiện tượng: phú dưỡng, làm giảm oxy hịa tan trong nước, phá hủy hệ động, thực
vật thủy sinh của các thủy vực tiếp nhận, gây mùi hơi thối ảnh hưởng đến cảnh
quan, mơi trường, sức khỏe của con người và thậm chí có thể làm chết các lồi động
vật sống dưới nước. Bình thường thực vật trong các thủy vực phát triển cân bằng
với lượng ñộng vật trong chuỗi thức ăn và bị giới hạn bởi hàm lượng các chất dinh
dưỡng. Tuy nhiên, nếu ñưa vào nguồn tiếp nhận quá nhiều chất dinh dưỡng N, P sẽ
dẫn đến sự phát triển bùng nổ các lồi thực vật thuỷ sinh như rong, tảo và các loại

13

thực vật trôi nổi khác. Khi các sinh vật này chết đi sẽ gây ra các hiện tượng như
“dịng sơng chết” do đó khó có thể kiểm sốt được và dẫn ñến làm suy giảm chất
lượng nguồn nước và gây nên ô nhiễm cho môi trường.
Hàm lượng cho phép của các thành phần dinh dưỡng N, P ñược qui ñịnh khá
ngặt nghèo trong tiêu chuẩn thải của nhiều quốc gia cũng như của Việt Nam. Vì
vậy, trong xử lý nước thải, ngồi việc xử lý các thành ơ nhiễm hữu cơ (BOD, COD),
SS việc xử lý các thành phần dinh dưỡng N, P cũng là yêu cầu rất quan trọng. Tuy
nhiên trong thực tế, do nhiều lý do như công nghệ phức tạp, chi phí đầu tư cao mà
việc xử lý các thành phần N, P chưa ñược quan tâm ñúng mức ở nước ta hiện nay.
Quá trình MBR ñược ứng dụng trong thực tế hiện nay chủ yếu là q trình
sinh học hiếu khí kết hợp với lọc màng. Q trình này có hiệu quả xử lý các chất
hữu cơ và amoni cao, tuy nhiên hiệu quả xử lý tổng nitơ (T-N) bị hạn chế, ñặc biệt
là ñối với các loại nước thải công nghiệp ô nhiễm nitơ ở mức ñộ cao như nước thải
thực phẩm, chế biến mủ cao su, chăn ni …
So với q trình xử lý truyền thống, q trình MBR có nhiều ưu điểm nổi bật
hơn hẳn: tốc ñộ sử dụng cơ chất cao, diện tích mặt bằng lắp đặt nhỏ gọn, khả năng
phối hợp cao...
Sơ đồ cơng nghệ điển hình sử dụng MBR trong xử lý được thể hiện ở Hình
1.7.

Song chắn rác
Nước thải

Bể lắng
sơ bộ

Bể chứa

Bể
MBR

Nước thải ñã xử lý

Bùn cặn
Bùn dư
Nước tràn

Bể phân
hủy bùn

Bùn thải (làm phân hoặc chơn lấp)

Hình 1.7. Cơng nghệ xử lý nước bằng phương pháp MBR [15]

14


1.2.7. Phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt
Sử dụng tháp lọc sinh học nhỏ giọt cấp khí tự nhiên kết hợp với lắng sơ cấp,
lắng thứ cấp và khử trùng. Bùn thải phát sinh trong quá trình xử lý sẽ ñược thu gom
và ñưa về bể phân hủy bùn dạng yếm khí. Bùn cặn sau xử lý trong các bể xử lý bùn
sẽ được định kỳ hút mang đi chơn lấp đúng nơi qui định (xem Hình 1.8).

Hình 1.8. Xử lý nước thải bằng công nghê lọc sinh học nhỏ giọt [16].
+ Ưu điểm:
- Q trình đơn giản, ổn định, hiệu suất xử lý tương ñối cao.
- Ưu ñiểm nổi bật của q trình này là cấp khí theo phương thức đối lưu khí tự
nhiên, nên ưu việt hơn hẳn hai q trình nêu trên về phương diện chi phí năng lượng

cho xử lý.
- Về mặt cấu tạo, lọc sinh học dạng tháp có bề mặt tiếp xúc pha lớn khi dùng vật
liệu lọc có bề mặt riêng và độ rỗng lớn ñảm bảo hiệu suất xử lý nhưng chiếm diện
tích mặt bằng nhỏ hơn so với bể Aerotan.

15


- Trong công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt cải tiến, các bể điều hồ và lắng sơ bộ được
thay bằng cụm bể điều hồ kết hợp với xử lý yếm khí và lắng sơ bộ, do đó giảm nhẹ
đáng kể tải trọng hữu cơ (COD, BOD) cho tháp lọc sinh học phía sau. Vì vậy nâng
cao khả năng xử lý kể cả xử lý amoni (nitrat hoá) của tháp lọc sinh học. Một phần
nước sau xử lý ñược hồi lưu trở lại cụm bể điều hồ kết hợp với xử lý yếm khí và
lắng sơ bộ để xử lý nitơ (khử nitrat hoá). Nhờ sự cải tiến này, khả năng xử lý amoni
và nitơ tổng ñược cải thiện rất nhiều so với công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt truyền
thống.
- Khơng gây ơ nhiễm tiếng ồn.
- Có thể làm kín nên giảm mùi thứ cấp.
- Vận hành và bảo dưỡng ñơn giản, phù hợp và thuận lợi cho nhưng cơ sở khơng có
cán bộ kỹ thuật chun trách về xử lý nước thải, những nơi có nguồn điện khơng ổn
định.
- Chi phí đầu tư tương đương phương pháp bùn hoạt tính, chi phí xử lý và bảo
dưỡng thấp.
+ Nhược ñiểm:
- Chỉ phù hợp với các ñối tượng nước thải có mức ơ nhiễm khơng cao như nước thải
bệnh viện, nước thải sinh hoạt, không phù hợp với các loại nước thải giàu hữu cơ,
nitơ.
- Q trình xử lý địi hỏi nước thải tại ñầu vào của bể lọc phải ñược phân phối ñều
trên bề mặt lọc.
1.2.8. Phương pháp thực vật thủy sinh

Thực vật thủy sinh là các loài thực vật sinh trưởng trong mơi trường nước, nó
có thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố
rộng của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng ñể xử lý nước thải, làm phân compost,
thức ăn cho người, gia súc có thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng mà
còn thu thêm ñược lợi nhuận.

16