GVHD : GVC. TS Nguyễn Thị Phương Loan
SVTH: Tạ Tuấn Anh & Nguyễn Anh Tuấn
Đề tài:
THIẾT
KẾ CÁC MODULE XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ VỚI CÔNG SUẤT NHỎ, VỪA VÀ LỚN TẠI TP. HCM
1. TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI HÌNH Y TẾ TẠI
TP. HCM
1.1 Điều kiện tự nhiên và xã hội ở TP.HCM
1.1.1
Vị trí địa
lý
Thành phố Hồ Chí Minh nằm trong tọa độ địa lý khoảng 10o 10' – 10o 38’ vĩ độ Bắc và 1060 22'– 106054' kinh độ Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây Bắc
giáp tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà
Rịa -Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang.
Với tổng diện tích hơn 2.095 km2, thành phố được
phân chia thành 19 quận và 5 huyện với 322 phường-xã, thị trấn.
1.1.2 Địa hình, thổ nhưỡng
Thành phố Hồ Chí
Minh nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Ðông Nam bộ và đồng bằng sông Cửu Long.
Ðịa hình tổng quát có dạng thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Ðông sang Tây. Nó có
thể chia thành 4 tiểu vùng địa hình:
- Vùng cao nằm ở phía
Bắc - Ðông Bắc và một phần Tây Bắc (thuộc bắc huyện Củ Chi, đông bắc quận Thủ Ðức
và quận 9), với dạng địa hình lượn sóng, độ cao trung bình 10-25 m và xen kẽ có
những đồi gò độ cao cao nhất tới 32m, như đồi Long Bình (quận 9).
- Vùng thấp trũng ở
phía Nam-Tây Nam và Ðông Nam thành phố (thuộc các quận 9, 8,7 và các huyện Bình
Chánh, Nhà Bè, Cần Giờ). Vùng này có độ cao trung bình trên dưới 1m và cao nhất
2m, thấp nhất 0,5m.
- Vùng trung bình,
phân bố ở khu vực Trung tâm Thành phố, gồm phần lớn nội thành cũ, một phần các
quận 2, Thủ Ðức, toàn bộ quận 12 và huyện Hóc Môn. Vùng này có độ cao trung
bình 5-10m.
Ðất đai Thành phố Hồ
Chí Minh được hình thành trên hai tướng trầm tích-trầm tích Pleieixtoxen và trầm
tích Holoxen.
- Trầm tích Pleixtoxen
(trầm tích phù sa cổ): chiếm hầu hết phần phía Bắc, Tây Bắc và Ðông Bắc thành
phố, gồm phần lớn các huyện Củ Chi, Hóc môn, Bắc Bình Chánh, quận Thủ Ðức, Bắc-Ðông
Bắc quận 9 và đại bộ phận khu vực nội thành cũ.
Ðiểm chung của tướng
trầm tích này, thường là địa hình đồi gò hoặc lượn sóng, cao từ 20-25m và xuống
tới 3-4m, mặt nghiêng về hướng Ðông Nam. Dưới tác động tổng hợp của nhiều yếu tố
tự nhiên như sinh vật, khí hậu, thời gian và hoạt động của con người, qua quá
trình xói mòn và rữa trôi..., trầm tích phù sa cổ đã phát triển thành nhóm đất
mang những đặc trưng riêng. Nhóm đất xám, với qui mô hơn 45.000 ha, tức chiếm tỷ
lệ 23,4% diện tích đất thành phố.
Ở thành phố Hồ Chí
Minh, đất xám có ba loại: đất xám cao, có nơi bị bạc màu; đất xám có tầng loang
lổ đỏ vàng và đất xám gley; trong đó, hai loại đầu chiếm phần lớn diện tích. Ðất
xám nói chung có thành phần cơ giới chủ yếu là cát pha đến thịt nhẹ, khả năng
giữ nước kém; mực nước ngầm tùy nơi và tùy mùa biến động sâu từ 1-2m đến 15m. Ðất
chua, độ pH khoảng 4,0-5,0. Ðất xám tuy nghèo dinh dưỡng, nhưng đất có tầng
dày, nên thích hợp cho sự phát triển của nhiều loại cây trồng nông lâm nghiệp,
có khả năng cho năng suất và hiệu qủa kinh tế cao, nếu áp dụng biện pháp luân
canh, thâm canh tốt. Nền đất xám, phù hợp đối với sử dụng bố trí các công trình
xây dựng cơ bản.
Trầm tích Holoxen
(trầm tích phù sa trẻ): tại thành phố Hồ Chí Minh, trầm tích này có nhiều nguồn
gốc-ven biển, vũng vịnh, sông biển, aluvi lòng sông và bãi bồi... nên đã hình
thành nhiều loại đất khác nhau: nhóm đất phù sa có diện tích 15.100 ha (7,8%),
nhóm đất phèn 40.800 ha (21,2%) và đất phèn mặn (45.500 ha (23,6). Ngoài ra có một
diện tích nhỏ khoảng hơn 400 ha (0,2%) là "giồng" cát gần biển và đất
feralite vàng nâu bị xói mòn trơ sỏi đá ở vùng đồi gò
1.1.2
Khí
hậu, thủy văn
Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, thành phố Hồ
Chí Minh có hai mùa rõ rệt đó là mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa diễn ra từ tháng 5 đến tháng 11 với lượng
mưa bình quân hàng năm là 1.979 mm và mùa khô diễn ra từ tháng 12 đến tháng 4
năm sau với nhiệt độ trung bình hàng năm là 27,55 0C.
Về thủy văn, hầu hết các sông rạch Thành phố Hồ Chí
Minh đều chịu ảnh hưởng dao động triều bán nhật của biển Ðông. Mỗi ngày, nước
lên xuống hai lần, theo đó thủy triều thâm nhập sâu vào các kênh rạch trong
thành phố, gây nên tác động không nhỏ đối với sản xuất nông nghiệp và hạn chế
việc tiêu thoát nước ở khu vực nội thành.
Mực nước triều bình quân cao nhất là 1,10m. Tháng có
mực nước cao nhất là tháng 10-11, thấp nhất là các tháng 6-7. Về mùa khô, lưu
lượng của nguồn các sông nhỏ, độ mặn 4% có thể xâm nhập trên sông Sài Gòn đến
quá Lái Thiêu, có năm đến đến tận Thủ Dầu Một và trên sông Ðồng Nai đến Long
Ðại. Mùa mưa lưu lượng của nguồn lớn, nên mặn bị đẩy lùi ra xa hơn và độ mặn bị
pha loãng đi nhiều.
1.1.3 Tình hình kinh tế, xã hội
Trong quá trình phát triển và hội nhập, thành phố Hồ Chí
Minh luôn là một trung tâm kinh tế, tài chính, thương mại, dịch vụ của cả nước;
là hạt nhân của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, một trong ba vùng kinh tế
trọng điểm lớn nhất nước. Với tốc
độ tăng trưởng kinh tế cao, về quy mô thành phố chỉ chiếm 0,6% diện tích và 8,3% dân số nhưng đã đóng góp 20,2% tổng sản phẩm quốc gia, 26,1% giá trị sản xuất công nghiệp
và 44% dự án đầu
tư nước ngoài.
Thành phố Hồ Chí Minh hiện có
7.123.340 người (theo kết quả điều tra dân số ngày 1/4/2009), gồm 1.812.086 hộ
dân, bình quân 3,93 người/hộ; trong đó nam có 3.425.925 người chiếm 48,1%, nữ
có 3.697.415 người chiếm 51,9%.
1.2 Quy mô các cơ sở y tế
1.2.1
Quy mô nhỏ
Phục vụ quận,
huyện có số dân nhỏ hơn 150 000 người.
Bệnh viện đa
khoa khoa hạng III, quy mô từ 50 – 100 giường bệnh
1.2.2
Quy mô vừa
Phục vụ quận, huyện có số dân nhỏ
hơn 150 000 người trở lên
Bệnh viện đa khoa khoa hạng III,
quy mô từ 100 – 150 giường bệnh.
1.2.3
Quy mô lớn
Phục vụ quận, huyện có số dân lớn
hơn 150 000 người.
Bệnh viện đa khoa khoa hạng III,
quy mô từ 150 – 200 giường bệnh.
1.3 Hiện trạng môi trường
tại các cơ sở y tế
1.3.1
Mầm bệnh từ nước thải
y tế
TP Hồ Chí
Minh hiện có 107 bệnh viện, không chỉ đáp ứng nhu cầu khám và điều trị của người
dân thành phố mà còn cho 20 tỉnh, thành phía Nam, chính vì thế, lượng bệnh nhân
được tiếp nhận mỗi ngày tại các bệnh viện này không hề nhỏ.
Nước thải y tế
được xếp vào danh mục chất thải nguy hại nhất vì nó ẩn chứa nhiều loại vi rút,
vi khuẩn gây bệnh. Ông Nguyễn Tấn Phong, Phó trưởng khoa Môi trường, Trường ĐH
Bách khoa TP Hồ Chí Minh, cho biết: “Trong nước thải bệnh viện có 20% chất thải
nguy hại, nếu không được xử lý triệt để sẽ là nguy cơ lớn cho môi trường, nhất
là các phế phẩm thuốc, các dung môi hóa học... Bên cạnh đó, chất thải từ phẫu
thuật, dịch tiết, máu, mủ, đờm, phân của người bệnh... có hàm lượng hữu cơ cao,
phân hủy nhanh nếu không được xử lý kịp thời thì không chỉ gây bệnh mà còn gây
ô nhiễm”.
1.3.2
Các bệnh viện ở
TP.HCM chưa có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn
Cũng theo ông
Phong, hiện hệ thống xử lý nước thải của một số bệnh viện trên địa bàn TP Hồ
Chí Minh sử dụng phương pháp lắng lọc qua 3 tầng nên chỉ lọc được vi trùng
thương hàn, tả mà không xử lý được vi khuẩn yếm khí. Mặc dù nhiều bệnh viện
cũng xây dựng hệ thống xử lý chất thải đạt chuẩn nhưng cũng chỉ xử lý được về mặt
vi sinh, còn chỉ tiêu về ammoniac lại gấp đôi so với quy định. Nếu chất này được
thải nhiều ra môi trường sẽ gây hiện tượng phú dưỡng hóa, thúc đẩy rong, tảo
phát triển khiến một số loại thủy sản chết.
1.4 Tổng quan về
thành phần nước thải y tế
1.4.1
Nguồn gốc nước thải bệnh viện
Từ nhiều nguồn:
- Sinh hoạt của bệnh nhân, người nuôi bệnh nhân, cán bộ và
công nhân viên của bệnh viện;
- Pha chế thuốc;
- Tẩy khuẩn;
- Lau chùi phòng làm việc;
- Phòng bệnh nhân…
1.4.2
Thành phần, tính chất nước thải bệnh viện
Các thành phần chính gây ô nhiễm môi
trường do nước thải bệnh viện gây ra là:
- Các chất hữu cơ;
- Các chất dinh dưỡng của ni-tơ (N), phốt-pho (P);
- Các chất rắn lơ lửng;
- Các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh: Salmonella, tụ cầu, liên cầu,
virus đường tiêu hóa, bại liệt, các loại kí sinh trùng, amip, nấm…
- Các mầm bệnh sinh học khác trong máu, mủ, dịch, đờm, phân của
người bệnh;
- Các loại hóa chất độc hại từ cơ thể và chế phẩm
điều trị, thậm chí cả chất phóng xạ.
1.4.3
Tính chất nước thải bệnh viện
Theo kết quả phân tích của các cơ quan chức năng, 80% nước thải từ bệnh viện là nước thải bình thường (tương tự
nước thải sinh hoạt) chỉ có 20% là những chất thải nguy hại bao gồm chất thải
nhiễm khuẩn từ các bệnh nhân, các sản phẩm của máu, các mẫu chẩn đoán bị hủy,
hóa chất phát sinh từ trong quá trình giải phẫu, lọc máu, hút máu, bảo quản các
mẫu xét nghiệm, khử khuẩn. Với 20% chất thải nguy hại này cũng đủ để các vi
trùng gây bệnh lây lan ra môi trường xung quanh. Đặc biệt, nếu các loại thuốc
điều trị bệnh ung thư hoặc các sản phẩm chuyển hóa của chúng… không được xử lý
đúng mà đã xả thải ra bên ngoài sẽ có khả năng gây quái thai, ung thư cho những
người tiếp xúc với chúng.
2. CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHỤC VỤ VIỆC THIẾT
KẾ
2.1 Tổng quan về các phương pháp xử lý
NT
2.1.1 Phương pháp cơ học
Để tách các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, thường
người ta sử dụng các quá trình
thuỷ cơ. Việc lựa chọn phương pháp
ử lý tuỳ thuộc vào kích thước hạt, tính chất hoá lý, nồng độ hạt lơ
lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết.
Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hoà
tan có trong nước thải và
giảm
BOD đến 30%. Để tăng hiệu suất của
các công trình xử lý cơ
học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ… Hiệu quả xử lý có
thể
lên tới 75% chất lơ lửng và 40% ÷ 50%
BOD.
Quá trình xử lý cơ học hay còn
gọi
là quá trình tiền xử lý thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của qui trình xử lý. Tùy
vào kích thước, tính chất hóa lí, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và
mức độ làm sạch cần thiết mà ta sử dụng một trong các quá
trình sau: lọc qua song chắn
rác hoặc lưới chắn rác,
lắng dưới tác dụng
của lực li tâm,
trọng trường và lọc. Các công
trình xử lý: song chắn rác, bể lắng
cát, bể tách dầu, bể lắng (đợt 1), lọc…
Ưu điểm: đơn giản, chi phí thấp, hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao.
Bảng 1: Các công trình xử lý cơ học
Công trình
|
Áp dụng
|
Song
chắn rác
|
Tách
các chất rắn thô
và có thể lắng.
|
Lưới chắn
rác
|
Tách
các chất rắn có kích thước nhỏ hơn.
|
Nghiền
rác
|
Nghiền
các chất rắn thô đến kích
thước nhỏ hơn,
đồng nhất.
|
Bể điều hòa
|
Điều
hòa lưu lượng và
nồng độ (tải trọng BOD, SS)
|
Khuấy trộn
|
Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải,
giữ cặn lắng
ở trạng thái lơ lửng.
|
Tạo bông
|
Giúp
cho việc tập hợp các hạt cặn nhỏ thành các hạt cặn
lớn
hơn để có thể tách
ra bằng lắng trọng lực.
|
Lắng
|
Tách
các cặn lắng và nén bùn.
|
Tuyển nổi
|
Tách
các hạt cặn nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp xỉ tỷ
trọng
của nước, hoặc
sử dụng để nén bùn sinh học.
|
Lọc
|
Tách
các hạt cặn còn lại sau
xử lý sinh học, hóa học.
|
Màng lọc
|
Tương tự như quá trình lọc. Tách tảo từ
nước thải sau hồ ổn định.
|
Vận chuyển khí
|
Bổ sung và tách khí.
|
2.1.2 Phương pháp hoá học
Dựa vào các phản ứng hóa học giữa các chất ô nhiễm và hóa chất thêm vào.
Các phương pháp ử lý hóa học gồm có: oxy hóa khử, trung hòa - kết tủa hoặc phản
ứng phân hủy các chất độc hại.
Bảng 2: Áp dụng các quá trình hoá học trong xử lý nước thải (Metcalf & Eddy,
1991)
Quá trình
|
Áp dụng
|
Trung
hoà
|
Đưa pH của nước thải về khoảng 6,5 – 8,5 thích hợp cho
công
đoạn xử lý tiếp theo.
|
Kết
tủa
|
Tách
phospho và nâng cao hiệu quả của việc tách
cặn lơ
lửng ở bể lắng đợt 1.
|
Hấp phụ
|
Tách các chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp
hoá học thông thường hoặc bằng phương pháp sinh học.
Nó cũng được sử dụng để tách kim loại nặng,
khử Chlorine của nước thải trước khi xả vào nguồn.
|
Khử trùng bằng Chlorine
|
Phá huỷ chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh. Chlorine
là loại
hoá chất được sử dụng rộng
rãi nhất.
|
Khử Chlorine
|
Tách
lượng chlor dư còn lại sau quá trình
chlor hoá.
|
Khử trùng bằng
ClO2/BrCl2/Ozone/UV
|
Phá huỷ chọn lọc các vi sinh
vật gây bệnh.
|
Ưu điểm: hiệu quả xử lý cao, thường được dùng trong các hệ thống xử lý nước
khép kín.
Nhược
điểm: chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý
nước thải có quy mô lớn.
2.1.3 Phương pháp hoá lý
Áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động đến các chất ô nhiễm nhằm biến đổi hóa học, tạo thành các chất
khác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại hoặc không
gây ô nhiễm môi trường.
Các phương pháp hóa lý bao gồm : keo tụ, tạo bông, tuyển nổi, trao đổi ion,
đông tụ, hấp phụ, thấm lọc ngược và
siêu lọc…
Giai
đoạn xử lý hóa lý có thể là giai
đoạn
xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hóa học, sinh học.
2.1.4 Phương pháp sinh học
Xử lý bằng phương pháp sinh học là việc sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để khoáng hoá các chất bẩn hữu cơ trong nước thải thành các chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nước. Các vi sinh vật sử dụng một số hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng.
Trong
quá trình dinh dưỡng chúng nhận được các chất
làm vật liệu xây dựng tế bào,
sinh trưởng và sinh sản
nên khối lượng sinh khối được tăng lên.
Phương pháp sinh học thường được sử dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước
thải có chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo. Do vậy, phương pháp này thường dùng sau khi loại các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước thải bằng các quá trình đã trình bày ở phần trên. Đối với các chất vô cơ chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử sulfide, muối amoni, nitrate – tức là các chất
chưa
bị oxy hóa hoàn toàn. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy
sinh hóa các chất bẩn sẽ là: khí CO2, N2, nước, ion sulfate,
sinh khối .... Cho đến nay, người ta đã biết nhiều loại vi sinh vật có thể phân hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên
và rất nhiều chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo.
Giải pháp xử lý bằng biện pháp sinh học có thể được xem là tốt nhất trong các
phương pháp trên với các lí do
sau:
+ Chi phí thấp
+ Có thể xử lý được độc tố
+ Xử lý được N-NH3
+ Tính ổn định cao.
Điều kiện nước thải được phép xử lý sinh học:
Nước thải phải là môi trường sống của quần thể vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ
có trong nước thải. Nghĩa là nước thải phải thoả các điều kiện sau:
+ Không có chất độc làm chết hoặc ức chế hệ vi sinh vật trong nước thải. Trong số
các chất độc phải
chú ý
đến các kim loại nặng. Theo mức độ độc
hại
của các kim loại, sắp xếp theo thứ tự
là:
Sb > Ag > Cu > Hg > Co > Ni > Pb > Cr3+ > Cd > Zn > Fe
+ Muối của các kim loại này ảnh hưởng nhiều đến đời sống của các vi sinh vật, nếu
quá nồng độ cho phép, các vi
sinh
vật không thể sinh trưởng được và
có thể bị chết.
+ Chất hữu cơ có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn C và năng lượng cho vi sinh vật. Các hợp chất hydratcacbon, protein, lipid hoà tan thường
là cơ chất dinh dưỡng, rất tốt cho vi sinh vật.
+ Nước thải đưa vào ử lý sinh học có 2 thông số đặc trưng là BOD và COD. Tỉ số của 2 thông số này phải là COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD
≥ 0.5 thì mói có thể đưa vào ử lý sinh học (hiếu khí). Nếu COD lớn hơn BOD
nhiều
lần, trong đó nếu có cellulose, hemicellulose, protein, tinh bột chưa tan thì phải qua xử lý
sinh học kị khí.
+ Nước thải khi đưa tới công trình
xử lý sinh học cần thoả:
+ Nước thải phải có pH trong khoảng 6.5 – 8.5
+ Nhiệt độ nước thải trong khoảng từ 10 – 40 0C
+ Tổng hàm lượng các muối hoà tan không
vượt quá 15 g/L.
2.2 Các công nghệ xử
lý nước thải y tế đang áp dụng
2.2.1 Hồ sinh học
Cơ sở khoa học của phương pháp này là dựa
vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh
khác, các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước.Căn cứ theo đặc
tính toàn tại và tuần hoàn của các vi sinh và sau đó là cơ chế xử lý mà người
ta phân biệt 3 loại hồ: Hồ kỵ khí, hồ hiếu-kỵ khí và hồ hiếu khí.
· Hồ kị khí
Dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng
phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên cơ sở sống và hoạt động của vi sinh kỵ
khí.
Loại hồ này thường dùng để xử lý nước
thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn, ít dùng để xử lý nước thải sinh hoạt vì
nó gây mùi khó chịu. Hồ kỵ khí phải đặt cách xa nhà ở và xí nghiệp thực phẩm
1,5-2km.
Để duy trì điều kiện kỵ khí và giữ ấm
cho hồ trong mùa đông thì chiều sâu hồ phải lớn, thường là 2,4-3,6m.
Hồ có 2 ngăn làm việc để dự phòng khi xả
bùn trong hồ.
Cửa xả nước vào hồ phải đặt chìm, đảm bảo
việc phân bố cặn lắng đồng đều trong hồ.
Cửa tháo nước ra khỏi hồ thiết kế theo
kiểu thu nước bề mặt và có tấm ngăn để bùn không thoát ra cùng với nước.
· Hồ hiếu-kỵ khí (Facultativ)
Hồ facultativ là loại hồ thường gặp
trong tự nhiên, nó đước sử dụng rộng rãi nhất trong các hồ sinh học.
Trong hồ này xảy ra 2 quá trình song
song: quá trình oxy hóa hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân hủy
metan cặn lắng.
Đặc điểm của loại hồ này xét theo chiều
sâu của nó có thể chia ra 3 vùng: lớp trên là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng
trung gian, còn lớp dưới là vùng kỵ khí.
Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy
hóa các chất hữu cơ trong hồ chủ yếu nhờ quang hợp của rong tảo dưới tác dụng của
bức xạ mặt trời và khuếch tán qua mặt nước dưới tác dụng của sóng gió, hàm lượng
oxy hòa tan vào ban ngày nhiều hơn ban đêm. Do sự xâm nhập của oxy hòa tan chỉ
có hiệu quả ở độ sâu 1m nên nguồn oxy hòa tan chủ yếu cũng chỉ ở lớp nước phía
trên.
Quá trình phân huỷ kỵ khí lớp bùn ở đáy
hồ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ. Quá trình này làm giảm tải trọng hữu cơ
trong hồ và sinh ra các sản phẩm lên men đưa vào trong nước.
Trong hồ thường hình thành tầng phân
cách nhiệt: vùng nước phía trên nóng ấm hơn vùng nước phía. Ở giữa là tầng phân
cách đôi khi cũng có lợi. Đó là trường hợp những ngày hè do sự quang hợp của tảo,
tiêu thụ nhiều CO2 làm cho pH của nước hồ tăng lên, có khi tới 9,8
(vượt quá tiêu chuẩn tối ưu của vi khuẩn) khi đó tốt nhất là không nên xáo trộn
hồ để cho các vi khuẩn ở đáy được che chở bởi tầng phân cách.
Nhìn chung tầng phân cách nhiệt là
không có lợi, bởi vì trong giai đoạn phân tầng các loài tảo sẽ tập trung thành
một lớp dày ở phía trên tầng phân cách. Tảo sẽ chết làm cho các vi khuẩn thiều
oxy và hồ bị quá tải các chất hữu cơ. Trong trường hợp này sự xáo trộn là cần
thiết để tảo phân tán tránh sự tích tụ.
Các yếu tố tự nhiên ảnh hưởng tới sự
xáo trộn là gió và nhiệt độ:
Khi gió thổi sẽ gây sóng mặt nước gây
nên sự xáo trộn. Hồ có diện tích bề mặt lớn thì sự xáo trộn bằng gió tốt hơn hồ
có diện tích bề mặt bể.
Ban ngày nhiệt độ của lớp nước phía
trên cao hơn nhiệt độ của lớp nước phía dưới. Do sự chênh lệch nhiệt độ mà tải
trọng của nước cũng chênh lệch tạo nên sự đối lưu nước ở trong hồ theo chiều đứng.
Nếu gió xáo trộn theo hướng hai chiều
(chiều ngang và chiều đứng) thì sự chênh
lệch nhiệt độ tạo nên xáo trộn chỉ theo một chiều thẳng đứng. Kết hợp giữa
sức gió và chênh lệch nhiệt độ tạo nên sự xáo trộn toàn phần.
Chiều sâu của hồ ảnh hưởng lớn đến sự
xáo trộn, tới các quá trình oxy hóa và phân hủy trong hồ. Chiều sâu trong hồ
thường lấy vào khoảng 0,9-1,5m.
Tỷ lệ chiều dài, chiều rộng hồ thường lấy
bằng 1:1 hoặc 2:1. Ở những vùng có nhiều gió nên làm hồ có diện tích rộng, còn ở
vùng ít gió nên àm hồ có nhiều ngăn.Nếu đất đáy hồ dễ thấm nước thì phải phủ lớp
đất xét dày 15cm. Bờ hồ có đáy dốc, nên trồng cỏ trên bờ hồ.
· Hồ hiếu khí
Hồ hiếu khí là hồ có quá trình oxy hóa
các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật hiếu khí. Loại hồ này được phân thành 2
nhóm:
Hồ làm thoáng tự nhiên: oxy cung cấp
cho quá trình oxy hóa chủ yếu do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá
trình quang hợp của các thực vật nước như rong tảo. Để đảm bảo cho ánh sáng có
thể xuyên qua, chiều sâu của hồ phải bé khoảng 30-40cm. Sức chứa tiêu chuẩn lấy
theo BOD khoảng 250-300 kg/ha.ngày. Thời gian nước lưu trong hồ khoảng 3-12
ngày.
Do độ sâu bé, thời gian lưu nước dài
nên diện tích hồ lớn. Vì thế nó chỉ hợp ly về kinh tế khi kết hợp việc xử lý
nước thải với việc nuôi trồng thủy sản cho mực đích chăn nuôi và công nghiệp.
Hồ hiếu khí làm thoáng bằng nhân tạo:
nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh hóa là bằng các thiết bị như bơm khí nén
hoặc máy khuấy cơ học. Vì được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ
2-4,5m. Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kg/ha.ngày. Thời gian nước lưu trong hồ
khoảng 1-3 ngày.
Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo, do chiều
sâu hồ lớn, việc làm thoáng cũng khó đảm bảo toàn phần nên chúng làm việc như hồ
hiếu-kỵ khí.
2.2.2 Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten
Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aeroten
là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình tròn, cũng có trừơng
hợp người ta chế tạo các Aerotan bằng sắt thép hình khối trụ. Thông dụng nhất
hiện nay là các Aeroten hình bể khối chữ nhật. Nước thải chảy qua suốt chiều
dài của bể và được sục khí, khuấy nhằm tăng cường lượng khí oxi hòa tan và tăng
cường quá trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước.
Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ
còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào
Aeroten. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ
chưa phải là dạng hòa tan. Các chất lơ lửng
làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn
bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy xử lý nước thải
ở Aeroten được gọi là quá trình xử lý với sinh vật lơ lửng của quần thể vi sinh
vật. Các bông cặn này cũng chính là bùn hoạt tính.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều
vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước
thải.
Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái
lơ lửng và để đảm bảo oxi dung cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ thì phải
luôn luôn đảm bảo việc thoáng gió. Số lượng bùn tuần hoàn và số lượng không khí
cần cấp lấy phụ thuộc vào độ ẩm vào mức độ yêu cầu xử lý nước thải.Thời gian nước
lưu trong bể aeroten không lâu quá 12 giờ (thường là 4 -8 giờ).
Nước thải với bùn hoạt tính tuần hoàn
sau khi qua bể aeroten cho qua bể lắng đợt 2. Ở đây bùn lắng một phần đưa trở lại
Aeroten, phần khác đưa tới bể nén bùn.
Do kết quả của việc sinh sôi nảy nở các
vi sinh vật cũng như việc tách các chất bẩn ra khỏi nước thải mà số lượng bùn
hoạt tính ngày một gia tăng. Số lượng bùn thừa chẳng những không giúp ích cho
việc xử lý nước thải, ngược lại, nếu không lấy đi thì còn là một trở ngại lớn.
Độ ẩm của bùn hoạt tính khoảng 98-99%, trước khi đưa lên bể metan cần làm giảm
thể tích.
Quá trình oxi hóa các chất bẩn hữu cơ xảy
ra trong aeroten qua ba giai đoạn:
-
Giai đoạn thứ nhất: tốc độ
oxi hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxi. Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và
phát triển. Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian
đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối
trong thời gian này rất. Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng
sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân. Vì vậy, lượng tiêu thụ oxi tăng cao dần.
-
Gian đoạn hai: vi sinh
vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxi cũng ở mức gần như ít thay đổi.
Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất.
-
Giai đoạn thứ ba: sau một
thời gian khá dài tốc độ oxi hóa cầm chừng (hầu như ít thay đổi) và có chiều hướng
giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxi tăng lên. Đây là giai đoạn nitrat hóa các muối
amon.
Sau cùng, nhu cầu oxi lại giảm và cần
phải kết thúc quá trình làm việc của aeroten (làm việc theo mẻ). Ở đây cần lưu
ý rằng, sau khi oxi hóa được 80-95% BOD trong nước thải, nếu không khuấy đảo hoặc
thổi khí, bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy, cần phải lấy bùn cặn ra khỏi nước. Nếu
không kịp thời tách bùn, nước sẽ bị ô nhiễm thứ cấp, nghĩa là sinh khối vi sinh
vật trong bùn (chiếm tới 70% khối lượng cặn bùn) sẽ bị tự phân. Tế bào vi khuẩn
có hàm lượng protein rất cao (60-80% so với chất khô), ngoài ra còn có các hợp
chất chứa chất béo, hidratcacbon, các chất khoáng…khi bị tự phân sẽ làm ô nhiễm
nguồn nước.
2.2.3 Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt- Biofilter
Lọc nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với
vật liệu tiếp xúc không ngập nước.
Biôphin nhỏ giọt dung để xử lý sinh hóa
nước thải hoàn toàn với hàm lượng BOD của nước sau khi xử lý đạt 15 mg/l.
Bể biôphin xây dựng dưới dạng hình tròn
hay hình chữ nhật có tường đặc và đáy kép. Đáy trên là tấm đan đỡ lớp vật liệu
lọc, đáy dưới liền khối không thấm nước. Chiều cao giữa hai lớp đáy lấy khoảng
0,4-0,6 m, độ dốc hướng về máng thu I >= 0,01. Dộ dốc theo chiều dài của
máng thu lấy theo kết cấu, nhưng không được nhỏ hơn 0,005. Tường bể làm cao hơn
lớp vật liệu lọc 0,5 m.
Đặc điểm riêng của bể biophin nhỏ giọt
là kích thước của vật liệu lọc không lớn hơn 25-30 mm và tải trọng tưới nước nhỏ
0,5-1,0 m3/(m3.VLL)
Các vật liệu lọc có độ rỗng và diện
tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong điều kiện có thể.
Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng
qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật
liệu và được làm do vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí và kị khí các chất hữu
cơ có trong nước. Các chất hữu cơ phân hủy hiếu khí sinh ra CO2 và
nước, phân hủy kị khí sinh ra CH4 và CO2 làm tróc màng ra
khỏi vật liệu mang, bị nước cuốn theo. Trên mặt giá mang là vật liệu lọc lại
hình thành lớp màng mới. Hiện tượng này được lặp đi lặp lại nhiều lần. Kết quả
là BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng và bị phân hủy
kị khí cũng như hiếu khí: nước thải được làm sạch.
Nước thải trước khi đưa vào xử lý ở lọc
phun (nhỏ giọt) cần phải qua xử lý sơ bộ để tránh tắc nghẽn các khe trong vật
liệu. Nước sau khi xử lý ở lọc sinh học thường nhiều chất lơ lửng do các mảnh vỡ
của màng sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vào lắng 2 và lưu ở đây thời
gian thích hợp để lắng cặn. Trong trường hợp này, khác với nước ra ở bể
aeroten: nước ra khỏi lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn ra từ aeroten. Nồng độ
bùn cặn ở đây thường nhỏ hơn 500 mg/l, không xảy ra hiện tượng lắng hạn chế. Tải
trọng bề mặt của lắng 2 sau lọc phun vào khoảng 16-25 m3/m2.ngày.
2.2.4 Công
nghệ xử lý nước thải bệnh viện theo nguyên lý hợp khối
Nguyên lý hợp khối cho phép
thực hiện kết hợp nhiều quá trình cơ bản xử lý nước thải đã biết trong không
gian thiết bị của mỗi mô-đun để tăng hiệu quả và giảm chi phí vận hành xử lý nước
thải. Thiết bị xử lý hợp khối cùng một lúc thực hiện đồng thời quá trình xử lý
sinh học thiếu khí và hiếu khí. Việc kết hợp đa dạng này sẽ tạo mật độ màng vi
sinh tối đa mà không gây tắc các lớp đệm, đồng thời thực hiện oxy hóa mạnh và
triệt để các chất hữu cơ trong nước thải. Thiết bị hợp khối còn áp dụng phương
pháp lắng có lớp bản mỏng (lamen) cho phép tăng bề mặt lắng và rút ngắn thời
gian lưu.
3. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ CHO TỪNG LOẠI
MODULE
3.1 Phương
pháp khảo sát
3.1.1 Nguyên tắc hoạt động
Nguyên lý hợp khối cho phép
thực hiện kết hợp nhiều quá trình cơ bản xử lý nước thải đã biết trong không
gian thiết bị của mỗi mô-đun để tăng hiệu quả và giảm chi phí vận hành xử lý nước
thải. Thiết bị xử lý hợp khối cùng một lúc thực hiện đồng thời quá trình xử lý
sinh học thiếu khí và hiếu khí. Việc kết hợp đa dạng này sẽ tạo mật độ màng vi
sinh tối đa mà không gây tắc các lớp đệm, đồng thời thực hiện oxy hóa mạnh và
triệt để các chất hữu cơ trong nước thải. Thiết bị hợp khối còn áp dụng phương
pháp lắng có lớp bản mỏng (lamen) cho phép tăng bề mặt lắng và rút ngắn thời
gian lưu.
3.1.2 Các
hóa chất phụ trợ đi kèm
Đi kèm với giải pháp công
nghệ hợp khối này có các hóa chất phụ trợ gồm: chất keo tụ PACN-95 và chế phẩm
vi sinh DW-97-H giúp nâng cao hiệu suất xử lý, tăng công suất thiết bị. Chế phẩm
DW-97-H là tổ hợp của các vi sinh vật hữu hiệu (nấm sợi, nấm men, xạ khuẩn và
vi khuẩn), các enzym thủy phân ngoại bào (amilaz, cellulaz, proteaz) các thành
phần dinh dưỡng và một số hoạt chất sinh học; sẽ làm phân giải (thủy phân) các
chất hữu cơ từ trong bể phốt của bệnh viện nhanh hơn ( tốc độ phân hủy tăng 7 -
9 lần và thủy phân nhanh các cao phân tử khó tan, khó tiêu thành các phân tử dễ
tan, dễ tiêu), giảm được sự quá tải của bể phốt, giảm kích thước thiết bị, tiết
kiệm chi phí chế tạo và chi phí vận hành, cũng như diện tích mặt bằng cho hệ thống
xử lý. Chất keo tụ PACN-95 khi hòa tan vào trong nước sẽ tạo màng hạt keo, liên
kết với cặn bẩn (bùn vô cơ hoặc bùn hoạt tính tại bể lắng) thành các bông cặn lớn
và tự lắng với tốc độ lắng cặn nhanh; nhờ đó, giảm được kích thước thiết bị lắng
(bể lắng) đáng kể mà vẫn đảm bảo tiêu chuẩn đầu ra của nước thải
3.1.3 Ưu,
nhược điểm của công nghệ
Ưu điểm của công nghệ
- Đảm bảo loại trừ các chất gây ô nhiễm xuống dưới
tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường.
- Tiết kiệm chi phí đầu tư do giảm thiểu được phần
đầu tư xây dựng.
- Dễ quản lý vận hành.
- Tiết kiệm diện tích đất xây dựng.
- Có thể kiểm soát các ô
nhiễm thứ cấp như tiếng ồn và mùi hôi.
Nhược điểm của công nghệ
- Chi phí đầu tư ban đầu
cao.
3.2 Các loại module XLNT
đang được sử dụng
3.2.1 Công nghệ xử lý nước
thải bệnh viện V-69
Công nghệ này được Trung tâm CTC thiết
kế xây dựng từ năm 1997 tại Bệnh viện V-69 thuộc Bộ tư lệnh lăng Chủ tịch Hồ
Chí Minh (Viện nghiên cứu và bảo quản thi thể Bác Hồ). Từ đó đến nay V-69 được
phát triển và hoàn thiện nhiều lần. Chức năng của các thiết
bị xử lý khối kiểu V-69 là xử lý sinh học hiếu khí, lắng bậc 2 kiểu
lamen và khử trùng nước thải. Ưu điểm của thiết bị
là tăng khả năng tiếp xúc của nước thải với vi sinh vật và oxy có trong nước nhờ
lớp đệm vi sinh có độ rỗng cao, bề mặt riêng lớn; quá trình trao đổi chất và
oxy hóa đạt hiệu quả rất cao.
3.2.2 Công nghệ xử lý nước
thải bệnh viện CN-2000
Trên nguyên lý của thiết bị xử lý nước
thải V-69, thiết bị xử lý nước thải CN-2000 được
thiết kế chế tạo theo dạng tháp sinh học với quá trình cấp khí và không cấp khí
đan xen nhau để tăng khả năng khử nitơ. Thiết bị CN-2000 có công suất 120 - 150
m3/ngày đêm (trung bình 20 giờ), được ứng dụng để xử lý các nguồn nước thải có
ô nhiễm hữu cơ và nitơ. Các thông số nước thải đầu vào: BOD5/COD ³ 0,5, BOD £
350 mg/l, nồng độ các độc tố có hại cho các quá trình xử lý bằng vi sinh đạt mức
cho phép.
3.3 Tính toán thiết
kế chi tiết cho các loại hình module vừa, nhỏ và lớn
3.3.1 Xác định
Q, thành phần & đặc tính NT
3.3.2 Phân tích, lựa
chọn loại hình module XLNT phù hợp
3.3.3 Tính toán các
công trình thuộc module
3.3.4 Tính toán kinh
tế
3.3.5 Xác định nguyên lý vận hành, bảo
trì
4. THIẾT KẾ HOÀN THIỆN VÀ TỐI ƯU HÓA
CHI PHÍ ĐẦU TƯ CHO CÁC MODULE
4.1 So sánh chi phí đầu tư
4.1.1 Chi phí xây dựng và thiết bị
4.1.2 Chi phí hóa chất, nhân công và vận
hành
4.2 Rèn luyện kỹ năng
4.2.1 Bồi dưỡng
khả năng giao tiếp, tiếp cận và trao đổi
thông tin
4.2.2 Rèn luyện tính kỷ luật, uy tín và
các kỹ năng khác trong MT làm việc thực sự
4.3 Trau dồi kinh nghiệm
4.3.1 Ứng dụng công nghệ tiên tiến
4.3.2 Thường xuyên tham gia các lớp tập
huấn, chuyển giao CN
4.4 Củng cố kiến thức
4.4.1 Vận hành các loại hình module
4.4.2 Sự cố và biện pháp khắc phục
Đăng nhận xét