04/10/2017
Xử lý nước thải (XLNT) bệnh viện là một trong những khâu quan trọng trong chuỗi những giải pháp BVMT nhằm giảm các tác động xấu của nước thải y tế đối với môi trường và cuộc sống con người. Việc xây dựng một hệ thống xử lý nước thải bệnh viện hợp lý, tiết kiệm diện tích, chi phí, đảm bảo chất lượng đầu ra chính là một vấn đề hết sức quan trọng. Để nắm rõ hơn về quy trình xử lý nước thải bệnh viện và các hệ thống xử lý nước thải bệnh viện, xin được nêu một số công nghệ đang được áp dụng trong các cơ sở y tế hiện nay.
1. Thành phần và nguồn gốc phát sinh nước thải bệnh viện
Do đặc thù khám và chữa bệnh, nước thải y tế bao gồm nước thải từ phẫu thuật, điều trị, khám, chữa bệnh, xét nghiệm, giặt giũ, vệ sinh của người bệnh, nhân viên y tế... bị ô nhiễm về mặt hữu cơ và vi sinh vật… tạo nên nguy cơ ô nhiễm môi trường. Nồng độ các chất ô nhiễm chủ yếu trong nước thải bệnh viện và các cơ sở y tế ở Việt Nam được nêu trong Bảng 1.
Nghiên cứu cho thấy, nước thải bệnh viện có các chỉ số đặc trưng BOD là 180-280mg/l, COD là 250-500mg/l, hàm lượng chất rắn lơ lửng SS là 150-300mg/l, H2S là 6-8mg/l, T-N là 50-90mg/l, T-P là 3-12 mg/l, Coliforms là 106-109 MPN/100ml. Trong dòng chất thải lỏng các khoa, phòng xét nghiệm, chế biến thuốc và dược phẩm, các khoa ung bướu… chứa các độc tố sinh thái với mức độ cao.
Các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải bệnh viện được chia thành 3 nhóm theo thành phần và nguồn gốc hình thành:
- Nhóm 1: Các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng. Nước thải bệnh viện và các cơ sở y tế có một số thành phần giống như nước thải sinh hoạt, chứa lượng lớn chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ đặc trưng bằng chỉ tiêu BOD5, các chất dinh dưỡng nitơ và phot pho.
- Nhóm 2: Các chỉ tiêu vi sinh vật. Nước thải bệnh viện và các cơ sở y tế chứa vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là nước thải từ những bệnh viện chuyên khoa các bệnh truyền nhiễm và bệnh lao, cũng như những khoa lây và các phòng xét nghiệm của các bệnh viện đa khoa.
- Nhóm 3: Các chất ô nhiễm đặc biệt. Từ quá trình in tráng phim chụp X quang hình thành nên các hóa chất độc hại dạng lỏng có thể dẫn vào hệ thống thoát nước bệnh viện và các cơ sở y tế. Các chất thải phóng xạ lỏng phát sinh từ các hoạt động chẩn đoán, điều trị, nghiên cứu và sản xuất... Các chất kháng sinh như Amoxicillin, Ampicillin, Penicilin... có cấu trúc β-lactam trong nước thải khoa dược hoặc nước thải quá trình điều trị. Hiện nay, loại nước thải này rất khó xử lý bằng các phương pháp thông thường.
Bảng 1. Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm chủ yếu trong nước thải bệnh viện
|
Chỉ tiêu |
Nồng độ |
|
|
Khoảng |
Giá trị trung bình |
|
|
BOD5 (mg/l) |
120-250 |
150 |
|
COD (mg/l) |
150-350 |
250 |
|
TSS (mg/l) |
100-200 |
100 |
|
H2S (mg/l) |
4-25 |
6 |
|
NH4+ (mg N/l) |
35-65 |
50 |
|
NO3- (mg N/l) |
2-10 |
5 |
|
Phot phat(mg P/l) |
<30 |
10 |
|
Coliform (MPN/100 ml) |
a.104- b.106 |
c.105 |
|
pH |
6-9 |
6,5-8,5 |
Nhìn chung, nước thải bệnh viện có thành phần và tính chất gần giống nước thải sinh hoạt đô thị. Với các thành phần ô nhiễm nêu trên, khi xả ra môi trường bên ngoài, nước thải bệnh viện và các cơ sở y tế làm thay đổi chế độ ôxy, gây hiện tượng phú dưỡng các nguồn nước mặt. Các chất ô nhiễm trong nước thải không được xử lý không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến nước ao, hồ, sông mà còn ngấm xuống đất, tích lũy, tồn đọng lâu trong nguồn nước ngầm. Điểm khác với nước thải sinh hoạt khu dân cư là trong nước thải bệnh viện có chứa vi khuẩn gây bệnh, dễ lan truyền qua nguồn nước, các loại rau được tưới nước thải có thể dẫn đến dịch bệnh cho người và động vật.
Do vậy, các loại nước thải bệnh viện nhất thiết phải được xử lý và khử trùng trước khi thải ra môi trường. Theo Thông tư liên tịch số 58/2015/TTLT-BYT-BTNMT ngày 31/12/2015 của Bộ Y tế và Bộ TN&MT, các cơ sở y tế phải có hệ thống thu gom và XLNT đồng bộ. Trong các bệnh viện phải tổ chức hệ thống thoát nước riêng, nước thải sau xử lý phải đạt quy chuẩn môi trường QCVN 28:2010/BTNMT. Sơ đồ tổ chức thoát nước và XLNT bệnh viện được tổng hợp theo Hình 1.
 |
| Hình 1. Sơ đồ tổ chức thoát nước và xử lý nước thải bệnh viện* |
Tùy thuộc vào yêu cầu của môi trường tiếp nhận mà nước thải của cơ sở y tế được xử lý sơ bộ, xử lý bậc một, xử lý bậc hai và khử trùng. Trong sơ đồ nêu ở Hình 1, xử lý sơ bộ nhằm đảm bảo hệ thống XLNT hoạt động hiệu quả và khử khuẩn nước thải chứa mầm bệnh có nguy cơ lây nhiễm cao; xử lý bậc 1 để tách các chất rắn không hòa tan lớn như rác, cát, các chất lơ lửng...; xử lý bậc 2 để tách các chất hữu cơ và một phần chất dinh dưỡng chứa trong nước thải. Sau quá trình xử lý, nước thải phải khử trùng để tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh.
2. Các tiêu chí để lựa chọn công nghệ và giải pháp thiết kế công trình XLNT bệnh viện
Về nguyên tắc, nước thải bệnh viện phải được xử lý sinh học (tự nhiên hoặc nhân tạo) và khử trùng trước khi xả ra môi trường bên ngoài. Sơ đồ khối hệ thống XLNT bệnh viện hoặc các cơ sở y tế được nêu ở Hình 2.
 |
|
Hình 2. Sơ đồ tổ chức xử lý nước thải bệnh viện* |
Theo sơ đồ này, trong giai đoạn tiền xử lý, các loại nước thải vệ sinh (nước đen) các khoa (phòng) điều trị qua các bể tự hoại, nước thải y tế đặc biệt (khoa dược, X-quang...) được xử lý sơ bộ và nước thải tắm giặt (nước xám) được tách bọt và lắng cát. Sau đó, toàn bộ lượng nước thải này được đưa về các công trình xử lý tập trung chủ yếu bằng phương pháp sinh học và khử trùng. Các quá trình xử lý tập trung nước thải bệnh viện được nêu Hình 3.
 |
|
Hình 3. Sơ đồ điển hình dây chuyền công nghệ XLNT tập trung của bệnh viện* |
Đây có thể là các công trình xử lý sinh học nhân tạo theo nguyên tắc hiếu khí (O), thiếu khí - hiếu khí (AO) hoặc yếm khí - thiếu khí - hiếu khí (AAO); hoặc các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên theo mô hình Dewats (hồ sinh học và bãi lọc ngầm trồng cây). Nước thải sau các quá trình này được xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ (BOD), các chất dinh dưỡng (nitơ, phốt pho)... đảm bảo các quy định của QCVN 28:2010/BTNMT. Nước thải tiếp tục được khử trùng bằng hóa chất như clo, ozon… hoặc bằng thiết bị UV.
Công nghệ XLNT bệnh viện được lựa chọn theo nguyên tắc công nghệ khả thi nhất (BAT), đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường, điều kiện đất đai, kinh phí đầu tư và chi phí vận hành bảo trì. Các yếu tố để lựa chọn công nghệ XLNT bệnh viện gồm: Lưu lượng, chế độ thải nước và thành phần, tính chất nước thải bệnh viện; Các yêu cầu vệ sinh khi xả nước thải bệnh viện ra nguồn tiếp nhận theo quy định của Quy chuẩn môi trường; Diện tích đất được quy hoạch để xây dựng trạm XLNT bệnh viện và vị trí của nó đối với các khoa phòng trong bệnh viện cũng như khu dân cư phụ cận; Điều kiện vận hành và bảo dưỡng các công trình XLNT.
Giải pháp thiết kế các công trình XLNT bệnh viện phải theo các nguyên tắc:
Tiết kiệm diện tích đất xây dựng: Các công trình được thiết kế tổ hợp và hợp khối, hạn chế chiều cao, tuy nhiên đảm bảo điều kiện thi công để không ảnh hưởng đến móng và kết cấu các công trình bên cạnh. Công trình được xây dựng bằng bê tông cốt thép toàn khối, lắp đặt sẵn bằng thép hoặc vật liệu composite chịu được tác động cơ học. Việc xây dựng hợp khối các công trình tạo điều kiện dễ vận hành, cũng như thu mùi để xử lý, bảo đảm cảnh quan trong khu vực bệnh viện và khu dân cư. Đối với công trình xây dựng bằng bê tông cốt thép, nhiệt độ nước thải ổn định, đảm bảo tốt cho quá trình xử lý sinh học diễn ra. Các công trình cũng được thiết kế đảm bảo chế độ tự chảy, hạn chế tối đa việc sử dụng máy bơm và các thiết bị cấp thoát nước khác.
Modun hóa các công trình xử lý nước thải: Hệ thống xử lý nước thải phải xử lý được lượng nước thải hiện có cũng như đảm bảo vận hành ổn định trong tương lai khi lưu lượng nước thải tăng. Vì vậy, các công trình XLNT chính (các công trình xử lý sinh học) được thiết kế thành các đơn nguyên. Tổ hợp các công trình thành dạng modun, phù hợp với việc phát triển công suất.
Hạn chế mùi nước thải: Mùi nước thải chủ yếu hình thành tại trạm bơm, ngăn xử lý thiếu khí, ngăn chứa bùn... Các công trình XLNT được đậy kín bằng nắp bê tông cốt thép hoặc nắp thép không gỉ. Tại các công trình tạo mùi hôi bố trí chụp hút và quạt hút đưa khí thải đi xử lý trước khi xả ra môi trường bên ngoài. Xung quanh trạm XLNT có trồng cây để tạo cảnh quan cũng như hạn chế mùi.
3. Các sơ đồ công nghệ phù hợp để XLNT bệnh viện
Hiện nay, tại các bệnh viện và cơ sở y tế nước ta áp dụng phổ biến các công nghệ và công trình XLNT như sau:
Các công trình lọc sinh học nhỏ giọt
Bể lọc sinh học dùng để XLNT bằng phương pháp sinh học hiếu khí mức độ hoàn toàn hoặc không hoàn toàn. Bể hoạt động theo nguyên tắc vi sinh vật dính bám trên vật rắn và hình thành màng sinh học (biofilm). Bể được cấp gió tự nhiên hoặc cấp gió nhân tạo. Đối với bể lọc sinh học nhỏ giọt, BOD5 của nước thải đưa vào bể lọc sinh học không được lớn hơn 200mg/l, tải trọng thủy lực q lấy 1- 3 m3/m3 vật liệu/ngày.
Đặc điểm dây chuyền công nghệ XLNT có bể lọc sinh học nhỏ giọt là không cần hồi lưu bùn từ bể lắng thứ cấp về bể lọc và có thể cấp khí tự nhiên nên không cần máy thổi khí. Tuy nhiên hiệu quả xử lý nitơ bằng màng sinh học còn hạn chế.
|
|
Hình 4. Sơ đồ XLNT bệnh viện theo công nghệ lọc sinh học* |
Các công trình bùn hoạt tính truyền thống hệ AO
Bùn hoạt tính tập hợp các loại vi sinh vật XLNT. Các loại vi khuẩn hiếu khí tích tụ trong các bông bùn (sinh trưởng lơ lửng) sẽ hấp thụ và sử dụng ôxy được bão hòa trong nước để ôxy hóa chất hữu cơ. Bể hoạt động theo nguyên tắc AO (thiếu khí - Anoxic và hiếu khí - Oxic). Vì vậy, ngoài việc xử lý hữu cơ, các quá trình xử lý sinh học tích hợp trong các bể này còn xử lý được nitơ thông qua quá trình nitrat hóa và khử nitơrát. Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bệnh viện bằng bùn hoạt tính truyền thống hệ AO được nêu ở Hình 5.
 |
|
Hình 5. Sơ đồ công nghệ bùn hoạt tính truyền thống hệ AO* |
Các thông số công nghệ cơ bản của bể bùn hoạt tính (bể aeroten) là liều lượng bùn hoạt tính phù hợp với tải lượng hữu cơ tính theo BOD và lượng không khí cấp cho quá trình. Bùn hoạt tính từ bể lắng thứ cấp được hồi lưu thường xuyên về đầu ngăn thiếu khí và hỗn hợp bùn nước từ ngăn hiếu khí về ngăn thiếu khí (tuần hoàn nội tại) của bể aeroten.
Các công trình xử lý nước thải hợp khối
Do nước thải bệnh viện và các cơ sở y tế có hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng nitơ amoni lớn, nhưng lưu lượng nước thải cần xử lý nhỏ nên hiện nay người ta thường tích hợp các quá trình XLNT trong các modun dạng bể bê tông xây tại chỗ hoặc chế tạo sẵn bằng các loại vật liệu composite cốt sợi thủy tinh (FRP), thép không gỉ… Sơ đồ các quá trình XLNT tích hợp trong bể xử lý sinh học theo nguyên tắc AO được nêu ở Hình 6.
 |
|
Hình 6. Sơ đồ công nghệ XLNT theo nguyên tắc AO trong thiết bị hợp khối* |
Nhằm tăng cường hiệu quả xử lý cũng như giảm kích thước công trình, các tiến bộ về công nghệ thường được áp dụng như dùng giá thể di động để vi sinh vật XLNT dính bám và sinh trưởng trên đó hoặc ứng dụng màng vi lọc (MF) hoặc siêu lọc (UF) trong bể phản ứng sinh học có màng (MBR) thay cho quá trình lắng thứ cấp và khử trùng.
Các loại công trình XLNT hợp khối hiện nay đang được ứng dụng để XLNT bệnh viện là các bể Johkasou của Nhật Bản, bể biofast… vật liệu composite chịu lực hoặc bể CN2000, V69… bằng thép.
Các công trình xử lý sinh học nước thải bệnh viện trong điều kiện tự nhiên (Dewat)
Phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học trong điều kiện tự nhiên là một trong những phương pháp xử lý nước thải truyền thống cho hiệu quả tương đối cao với chi phí quản lý thấp. Công nghệ này sử dụng các quá trình xử lý lên men kỵ khí và hiếu khí trong điều kiện tự nhiên mà không có các quá trình cung cấp khí cưỡng bức. Khí được cấp cho các hệ vi sinh vật trong hệ thống xử lý thông qua quá trình làm thoáng tự nhiên trong các hồ sinh học cũng như các bãi lọc ngập nước có trồng cây.
Đặc biệt với công nghệ xử lý kỵ khí bằng bể tự hoại cải tiến có vách ngăn mỏng dòng hướng lên giúp nâng cao hiệu suất quá trình xử lý.
Bãi lọc ngập nước để xử lý nước thải gồm hai dạng: ngập nước bề mặt và ngập nước phía dưới (bãi lọc ngầm), thường áp dụng đối với vùng đất cát pha và sét nhẹ để xử lý sinh học hoàn toàn nước thải sau khi đã được lắng sơ bộ. Các bãi lọc ngập nước thường được trồng cây phía trên nên được gọi là bãi lọc trồng cây.
Nước thải bệnh viện xử lý theo công nghệ bùn hoạt tính hệ AO thường có chi phí vận hành bảo dưỡng (OPEX) từ 3.200 đ/m3 đến 3.600 đ/m3. Khi xử lý bằng bể lọc sinh học thì chi phí này nằm khoảng 2.000 đ/m3 đến 2.500 đ/m3 và bãi lọc trồng cây kết hợp với hồ sinh học thì OPEX rất thấp, chỉ từ 1.200 đ/m3 đến 1.800 đ/m3.
Các công trình XLNT nêu trên có thể ứng dụng trong các điều kiện phù hợp. Các công trình hợp khối như bể Johkasou, tháp lọc sinh học nhỏ giọt... dễ ứng dụng cho các trạm XLNT bệnh viện khu vực đô thị khi yêu cầu nước thải sau xử lý đáp ứng yêu cầu mức A của QCVN 28:2008. Ngược lại hệ thống XLNT theo nguyên tắc phân tán (Dewat) thường dùng để XLNT các cơ sở y tế quy mô nhỏ, ở vùng nông thôn.
 |
|
Hình 7. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên theo hệ thống DEWATS* |
|
STT |
Tên công nghệ |
Ưu điểm |
Nhược điểm |
|---|---|---|---|
|
1 |
Bể lọc sinh học nhỏ giọt |
- Công nghệ đơn giản, ổn định, hiệu suất xử lý tương đối cao. - Quá trình này là cấp khí theo phương thức đối lưu khí tự nhiên nên chi phí năng lượng cho xử lý thấp. - Về mặt cấu tạo, lọc sinh học dạng tháp có bề mặt tiếp xúc pha lớn khi vật liệu lọc có bề mặt riêng và độ rỗng lớn đảm bảo hiệu suất xử lý chiếm diện tích mặt bằng nhỏ hơn so với bể aeroten. - Không gây ô nhiễm tiếng ồn. - Vận hành và bảo dưỡng đơn giản, chi phí xử lý thấp. |
- Hiệu quả xử lý nitơ hạn chế, chỉ phù hợp với các đối tượng chất thải lỏng y tế có mức ô nhiễm hữu cơ không cao. - Quá trình xử lý đòi hỏi chất thải lỏng y tế tại đầu vào của bể lọc phải ổn định qua bể điều hòa. - Có thể gây mùi nếu vận hành không đúng và các công trình không kín. |
|
2
|
Bể aeroten truyền thống hệ AO |
- Hiệu quả xử lý hữu cơ (BOD, COD), chuyển hoá amoni thành nitrat và khử nitrat cao. - Kết cấu công trình đơn giản. - Diện tích xây dựng không lớn.
|
- Cung cấp không khí cưỡng bức nên tiêu hao điện năng và do đó chi phí xử lý cao. - Phải hồi lưu một phần bùn từ bể lắng về bể aeroten để duy trì nồng độ bùn hoạt tính trong bể nên dễ bị xảy ra hiện tượng bùn khó lắng, hiệu quả xử lý không ổn định; - Quá trình cấp khí có thể sinh ra tiếng ồn. |
|
Xử lý sinh học theo nguyên tắc AO trong các bể (thiết bị) chế tạo sẵn |
- Kết cấu bền chắc, vật liệu FRP không bị ăn mòn; - Thời gian thi công lắp đặt ngắn. - Diện tích xây dựng nhỏ, phù hợp với cảnh quan và các điều kiện kiến trúc của bệnh viện. - Không gây mùi do lắp đặt chìm và kín. - Chi phí vận hành và bảo trì thấp. - Có thể di dời để lắp đặt nơi khác. |
- Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các công nghệ khác.
|
|
|
3 |
Hệ thống xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên (Dewats). |
- Hiệu quả xử lý nước thải trong bãi lọc ngập nước theo BOD có thể tới 90%, theo N có thể tới 60%, không cần khử trùng nước thải nếu thời gian lưu nước trong hệ thống trên 10 ngày. - Suất đầu tư xây dựng tương đối thấp. - Hạn chế tối đa việc sử dụng thiết bị tiêu thụ điện, chi phí vận hành cũng như bảo dưỡng nhỏ hơn nhiều so với các công nghệ khác. |
- Yêu cầu diện tích đất lớn. - Quá trình XLNT khó kiểm soát và phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết... - Nước thải có thể ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường đất và nước ngầm. - Phải thường xuyên thu hoạch sinh khối cây trồng.
|
4. Kết luận
Ngoài thành phần chính là chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng, các chất rắn lơ lửng... nước thải bệnh viện còn chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh nên các sơ đồ công nghệ chủ yếu hiện nay đều dựa trên nguyên tắc xử lý bằng phương pháp sinh học, nguyên tắc AO có kết hợp khử trùng. Nước thải từ các cơ sở điều trị đặc biệt hoặc giặt là... cần được xử lý sơ bộ trước khi đưa về xử lý tập trung. Sơ đồ công nghệ XLNT bệnh viện cần được lựa chọn theo nguyên tắc BAT trên cơ sở khối lượng, thành phần nước thải phát sinh, điều kiện mặt bằng xây dựng, phù hợp với khả năng tài chính của cơ sở y tế nhằm đảm bảo hiệu quả đầu tư, nước thải xử lý đạt quy chuẩn môi trường. Các giải pháp thiết kế để triển khai dự án XLNT bệnh viện phải tính đến các yếu tố tiết kiệm diện tích đất xây dựng, modul hóa công trình và giảm thiểu ô nhiễm thứ cấp từ mùi hôi, bùn thải…
PGS.TS Trần Đức Hạ
Viện Nghiên cứu Cấp thoát nước và Môi trường
Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường số 9/2017
