Hệ thống xử lý nước thải phòng kham nha khoa
Nước thải phòng khám nha khoa bao gồm nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên, bệnh nhân, người nhà bệnh nhân và nước thải của hoạt động khám chữa bệnh, xét nghiệm tại các khoa phòng.
Nước thải sinh hoạt có đặc tính chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (đại diện bởi thông số BOD5), lượng chất rắn lơ lửng lớn. So với tổng lượng nước thải phòng khám nha khoa, nước thải sinh hoạt chiếm tới 80%.
Đáng chú ý của nước thải phòng khám nha khoa là nước thải của hoạt động khám chữa bệnh và nước thải của phòng xét nghiệm. Đặc điểm của nước thải này là chứa rất nhiều vi sinh vật, nhất là vi sinh vật gây bệnh truyền nhiễm như tụ cầu vàng (82,5%), trực khuẩn mủ xanh (14,62%) E.coli (51,61%), Enterobacter (19,36%),... Đây đều là những vi khuẩn không được phép thải ra ngoài môi trường. Ngoài ra, nước thải này còn chứa nhiều hóa chất độc hại, kháng sinh, các hợp chất halogen dùng trong các phòng thí nghiệm, điều trị bệnh nhân ung thư,… các nguyên tố phóng xạ dùng trong điều trị và phòng chụp X - Quang. Tất cả lượng nước thải độc hại, nguy hiểm này đều xả thải chung vào hệ thống nước thải của phòng khám nha khoa. Do vậy, nước thảiphòng khám nha khoa nếu không có biện pháp xử lý hữu hiệu sẽ làm gia tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Các thành phần chính gây ô nhiễm môi trường do nước thải phòng khám nha khoa gây ra là các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng của nitơ (N), phốt pho (P), các chất rắn lơ lửng và các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh. Các chất hữu cơ có trong nước thải làm giảm lượng ôxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng tới đời sống của động, thực vật thủy sinh. Song các chất hữu cơ trong nước thải dễ bị phân hủy sinh học, hàm lượng chất hữu cơ phân hủy được xác định gián tiếp thông qua nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) của nước thải. Thông thường, để đánh giá độ nhiễm bẩn chất hữu cơ có trong nước thải, người ta thường lấy trị số BOD. Các chất dinh dưỡng của N, P gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn tiếp nhận dòng thải, ảnh hưởng tới sinh vật sống trong môi trường thủy sinh; các chất rắn lơ lửng gây ra độ đục của nước, tạo sự lắng đọng cặn làm tắc nghẽn cống và đường ống, máng dẫn. Nước thải phòng khám nha khoa rất nguy hiểm vì chúng là nguồn chứa các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh, nhất là các bệnh truyền nhiễm như thương hàn, tả, lỵ ... làm ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.
Ngoài ra nước thải các phòng khám nha khoa còn có một số kim loại nặng với hàm lượng nhỏ như: mangan, đồng, thủy ngân, crôm, ... Các kết quả phân tích các kim loại nặng trong nước thải phòng khám nha khoa thường cho thấy hàm lượng các kim loại này đều nhỏ hơn qui chuẩn cho phép
.jpg)
Chính vì thế công nghệ xử lý nước thải phòng nha đã được các chuyên gia nghiên cứu phát triển và qua kinh nghiệm thực tế và dựa vào các chỉ tiêu của mẫu nước thải trước xử lý, chúng tôi đề xuất công nghệ xử lý nước thải theo công nghệ AAO kết hợp MBRCông nghệ AAO của Nhật Bản
Nguyên lý xử lý AAO:
Nước thải sẽ được xử lý triệt để nếu sử dụng các quá trình liên hoàn AAO.Trong đó:
Yếm khí: để khử Hydrocacbon, kết tủa kim loại nặng, kết tủa photpho, khử Clo họat động…
Thiếu khí: để khử NO3 thành N2 và tiếp tục giảm BOD, COD.
Hiếu khí: để chuyển hóa NH4 thành NO3, khử BOD, COD, Sunfua…
Tiệt trùng: bằng lọc vi lọc hoặc bằng hóa chất – chủ yếu dung Hypocloride Canxi (Ca(OCl)2) để khử các vi trùng gây bệnh…
Quá trình Oxic (hiếu khí) được thực hiện ở chế độ tối ưu (mật độ vi sinh cao và đa dạng, được bám dính và tham gia quá trình xử lý sinh học với chế độ mô phỏng sự lơ lửng của vi sinh thông qua các đệm bám dính (giá thể bám dính) lơ lửng). Điều này cho phép tạo tiếp xúc với bề mặt lớn giữa vi sinh và nước thải, thúc đẩy hiệu quả của quá trình xử lý.
Không khí là nguồn cung cấp Oxy cho các quá trình sinh học được cấp vào với cột áp không cao (Hs ≤ 2m cột nước, so với các phương pháp khác Hs = 4 – 5 m) và do vậy sẽ đòi hỏi ít năng lượng. Không khí được phân bố qua hệ thống hoặc ống khuếch tán mịn, tạo điều kiện hòa tan Oxy vào nước với hiệu suất cao.
Ưu điểm của công nghệ AAO :
Chi phí vận hành thấp.
Có thể di dời hệ thống xử lý khi nhà máy chuyển địa điểm.
Khi mở rộng quy mô, tăng công suất, có thể nối lắp thêm các môđun hợp khối mà không phải dỡ bỏ để thay thế.
Hiện nay, công nghệ này được ứng dụng trong các trạm y tế, bệnh viện, sinh hoạt…Bệnh viện Chợ Rẫy đã khánh thành trạm xử lý nước thải tập trung công suất 4.000m3/ngày đêm với kinh phí xây dựng trên 90 tỷ đồng, trở thành đơn vị đi tiên phong trong hoạt động xây dựng hệ thống xử lý nước thải.
Công trình sử dụng công nghệ AAO của Nhật Bản, kết hợp nhiều quá trình xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ bằng vi sinh, đảm bảo xử lý được triệt để theo tiêu chuẩn cao nhất đối với nước thải bệnh viện, chi phí vận hành thấp và ổn định, trình độ tự động hóa cao…
Công nghệ xử lý nước thải Phòng nha theo công nghệ AAO bao gồm các phần chính như sau:
Chắn rác: Nước thải thường chứa lẫn các tạp vật thô như rác, cành, lá cây ... Các tạp vật thô này cần được loại ra trước khi đưa nước thải vào hệ xử lý nhằm tránh làm hỏng hóc bơm và làm tắc đường ống. Với mục đích như vậy, nước thải được đưa qua song chắn rác đặt trong hố thu nước thải để loại bỏ các tạp vật có kích thước lớn rồi đưa sang bể điều hoà. Rác bị song chắn giữ lại thu xuống giỏ gom rác, định kỳ được lấy ra đưa đến nơi xử lý rác của bệnh viện.
Bể điều hoà: Bể điều hoà có chức năng chứa nước thải, điều hoà lưu lượng, pH và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải. Tại đây, nước thải được khuấy trộn chống lắng cặn và làm thoáng sơ bộ nhờ sục khí. Nước thải từ bể chứa điều hoà được bơm lên tháp keo tụ lắng
Bể kỵ khí: Nước thải bệnh viện tuy các chỉ danh COD, BOD không lớn lắm song trong nước thải bệnh viện có các thành phần chất ô nhiễm như: máu, mủ, nước rửa phim, thuốc kháng sinh…khó phân hủy hiếu khí nên chúng tôi đề xuất phương án kỵ khí nhằm xử lý triệt để các chất ô nhiễm trong nước thải bệnh viện. Chất hữu cơ trong nước thải sau khixử lý kỵ khí thì sẽ chuyển hóa thành chất khí như: CO, CH4, NH3, H2S…
Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên ngăn kị khí, tại đây quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau :
Chất hữucơ VSV ——–> CH4 CO2 H2 NH3 H2S Tế bào mới
Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 03 giai đoạn :
Giai đoạn 1 (Thủy phân): cắt mạch các hợp chất cao phân tử thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, amono axit hoặc các muối pivurat khác.
Giai đoạn 2 (Acid hóa): chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông trường như axit axetic hoặc glixerin, axetat,…
CH3CH2COOH 2H2O → CH3COOH CO2 3H2
Axit prifionic axit axetic
CH3CH2 CH2COOH 2H2O → 2CH3COOH 2H2
Axit butiric axit axetic
Giai đoạn 3 (Acetate hóa): giai đoạn này chủ yếu dùng vi khuẩn lên men mêtan như Methanosarcina và Methanothrix, để chuyển hóa axit axetic và hyđro thành CH4 và CO2.
CH3COOH → CO2 CH4
CH3COO- H2O → CH4 HCO3-
HCO3- 4H2 → CH4 OH- 2H2O
Tại ngăn kị khí, chúng tôi xử lý sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp bùn, là công nghệ Hà Lan đã được kiểm chứng qua rất nhiều công trình trình thế giới. Các vách hướng dòng xáo trộn dòng nước thải với bùn hoạt tính thúc đẩy quá trình phân hủy chất hủy cơ nhanh hơn. Nước sau đó tự chảy tràn qua ngăn hiếu khí
Bể hiếu khí: Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải và thu năng lượng để chuyển hóa thành tế bào mới, một phần chất hữu cơ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2, H2O, NO3-, SO42-,… Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa.
Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất, mật độ vi sinh vật và mức độ ổn định lưu lượng của nước thải ở trạm xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng oxy hóa sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng… Tải trọng chất hữu cơ của bể sinh học hiếu khí thường dao dộng từ 0,32-0,64 kg BOD/m3.ngày đêm. Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải ở bể sinh học hiếu khí cần được luôn luôn duy trì ở giá trị lớn hơn 2,5 mg/l.
Tốc độ sử dụng oxy hòa tan trong bể sinh học hiếu khí phụ thuộc vào:
Tỷ số giữa lượng thức ăn (chất hữu cơ có trong nước thải) và lượng vi sinh vật: tỷ lệ F/M;
Nhiệt độ;
Tốc độ sinh trưởng và hoạt độ sinh lý của vi sinh vật (bùn hoạt tính);
Nồng độ sản phẩm độc tích tụ trong quá trình trao đổi chất;
Lượng các chất cấu tạo tế bào;
Hàm lượng oxy hòa tan.
Về nguyên tắc phương pháp này gồm 3 giai đoạn như sau:
Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;
Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào;
Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.
Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí:
Giai đoạn I: Oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào
Giai đoạn II (Quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào
Giai đoạn III (Quá trình dị hóa): Hô hấp nội bào
Đặc điểm của công nghệ MBR:
Với việc sử dụng màng MBR, chúng ta có thể phân tách được các tạp chất trong nước dựa vào sự chênh lệch về kích thước cơ học của chúng. Theo đó, việc màng có kích cỡ càng nhỏ có khả năng tách càng tốt tuy nhiên có áp suất cần thiết để hút chất lỏng qua màng càng cao. Tuy nhiên có 2 quá trình màng khác cũng có khả năng giữ lại chất bẩn và cho phép nước đi qua đó là:
Khả năng chọn lọc các cấu tử thấm qua (thẩm thấu).
Cho phép các phân tử đi vào (khuếch tán).
Việc loại bỏ chất bẩn có một giới hạn cơ bản trong tất cả các quá trình màng. Các phần tử bị tách khỏi nước có xu hướng tích lũy trên bề mặt màng, tạo ra một hiện tượng khác là dẫn đến giảm lưu lượng nước đi qua màng (giảm thông lượng) và tăng áp suất chuyển khối qua màng. Hiện tượng này được gọi là tắc màng (fouling). Tắc màng là một giới hạn cơ bản của các thiết bị sử dụng màng, nó là lý do khiến các nhà sản xuất liên tục nghiên cứu và cải tạo vật liệu cũng như kết cấu màng.
Cấu hình màng, hay nói cách khác là dạng hình học, cách liên kết chúng với nhau và định hướng dòng chảy của nước là rất quan trọng đối với hiệu suất tổng thể. Cân nhắc thực tế khác liên quan đến cách thức bố trí cụm màng đó là các đơn vụ màng riêng biệt, chúng được chứa trong “vỏ” (shell) để tạo nên những module, hình thành nên “mạch” để dòng nước đi qua. Các tiêu chí cơ bản để hình thành cấu hình màng:
Tỉ lệ diên tích bề mặt màng đối với thể tích module cao
Độ chảy rối của quá trình chuyển khối tăng ở bề mặt màng
Năng lượng tiêu tốn trên đơn vị thể tích nước chuyển qua thấp
Giá thành rẻ
Thiết kế dễ dàng làm sạch
Thiết kế cho phép đồng bộ hóa
Quá trình sục khí có ưu thể hơn trong việc di chuyển và khuấy trộn oxy, bởi sMBR có hai quá trình: sục khí cho bể phản ứng và sục rửa màng riêng biệt.
Ưu điểm: tiết kiểm được 1/2 diện tích sử dụng, không sử dụng hóa chất khử trùng, dễ dàng tiêu chuẩn xử lý nước ra loại A, phù hợp với các bệnh viện
Nước sau đó tự chảy tràn qua ngăn thiếu khí
Bể thiếu khí (Anoxic):
Là nơi lưu trú của các chủng vi sinh khử N, P, nên quá trình nitrat hoá và quá trình photphoril hóa xảy ra liên tục ở đây.
Quá trình nitrat hóa:
Hai loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosomonas và Nitrobacter. Khi môi trường thiếu ôxy, các loại vi khuẩn khử nitrat Denitrificans sẽ tách ôxy của nitrat (NO3-) và nitrit (NO2-) để ôxy hóa chất hữu cơ. Nitơ phân tử N2¬ tạo thành trong quá trình này sẽ thoát khỏi nước.
Quá trình chuyển hóa NO3-→ NO2-→ NO → N2O →N2 với việc sử dụng mêtanol được thể hiện ở phương trình sau:
NH4 Oxidation NO2- NO3- H H2O
NO2-,NO3- Redution N2 => escape to air
Quá trình photphoril hóa:
Vi khuẩn tham gia vào quá trình photphoril hóa là Acinetobacter sp. Khả năng lấy photpho của vi khuẩn này sẽ tăng lên rất nhiều khi cho nó luân chuyển các điều kiện hiếu khí và kỵ khí.
Quá trình photphoril hóa được thể hiện như phương trình sau:
PO4-3 Microorganism (PO4-3)salt =>sludge
Để nitrat hóa, photphoril hóa thuận lợi, tại ngăn Anoxic bố trí máy khuấn trộn chìm với tốc độ khuấy trộn phù hợp. Nước thải từ ngăn này tự chảy tràn qua ngăn khử trùng.
Khử trùng: Sau bể lắng thứ cấp, nước thải được đưa qua bể khử trùng để tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh trước khi xả vào cống thoát nước chung của toàn bệnh viện. Chất khử trùng được sử dụng là Cl. Chính vì vậy chi phí khử trùng rất thấp và bệnh viện hoàn toàn chủ động hóa chất khử trùng, không phải mua từ các cơ sở sản xuất hóa chất khác.
TIÊU CHÍ THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ
Tiêu chí công nghệ
Hiệu quả xử lý
Được thiết kế với công suất 10 m³/ngđ
Nước thải đạt tiêu chuẩn đầu ra QCVN 7382:2004, cột II
Xây dựng
Chi phí đầu tư xây dựng công trình phù hợp
Tiết kiệm được diện tích.
Đảm bảo mỹ quan khu vực
Thiết bị
Thiết bị động lực được sử dụng rộng rãi, dễ dàng thay thế bảo trì sữa chữa.
Chi phí thiết bị phù hợp.
Vận hành
Vận hành liên tục 24/24
Chi phí vận hành thấp.
Có khả năng giải quyết sự cố như quá tải lưu lượng hay nồng độ do các bể điều hòa được thiết kế an toàn
Hệ thống có trang bị các cửa chặn, hệ thống bypass nên rất dễ dàng trong việc vận hành, cấy vi sinh, kiểm soát