Đề tài Nghiên cứu, thiết kế mô hình hệ thống xử lý nước thải y tế cho các phòng khám tư nhân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ CHO CÁC PHÒNG KHÁM TƯ NHÂN Mã số: CS 2013-30 Chủ nhiệm đề tài: TS.Hồ Kỳ Quang Minh Tp. Hồ Chí Minh, 09/2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP CƠ SỞ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ QUY MÔ NHỎ CHO CÁC PHÒNG KHÁM TƯ NHÂN Mã số: CS2013-30 Xác nhận của chủ tịch hội đồng nghiệm thu đề tài PGS. TS. Võ Quang Mai Chủ nhiệm đề tài TS.Hồ Kỳ Quang Minh Tp. Hồ Chí Minh, 09/2014 i TÓM TẮT Nhằm đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh của người dân ngày một đông hơn, giảm tải cho các bệnh viện, hàng loạt các phòng khám tư nhân được thành lập nhằm giải quyết phần nào sức ép cho ngành y tế. Tuy nhiên, phần lớn các phòng khám này chưa có hệ thống xử lý nước thải hoặc nước thải chỉ được xử lý sơ bộ, không đạt tiêu chuẩn đã và đang gây tác động ô nhiễm nguồn nước rất nhiều do có chứa nhiều vi trùng gây bệnh và thuốc kháng sinh, thuốc sát trùng. Từ thực tiễn trên, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thu thập mẫu nước thải từ một số phòng khám trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh nhằm phân tích, xác định đặc tính cơ bản. Kết quả cho thấy hầu hết các chỉ tiêu được khảo sát đều vượt ngưỡng cho phép. Cụ thể BOD5 từ 69-295 mg/l; COD từ 103-442 mg/l; Nitrat từ 41-75 mg/l; Coliform từ 5000-28.000 MPN/100 ml. Trên cơ sở đó, hệ thống xử lý nước thải y tế với công suất tối đa 100 l/ngày với tiêu chí nhỏ gọn, không tạo mùi hôi và tính tự động cao đã được thiết kế. ii ABTRACT Currently, there are many small private clinics in Hochiminh City. However, the waste water from most of these clinics’s activities still has not been treated with any suitable treatment system. Untreated waste water from healthcare activities contains a lot of pollutants such as pathogenic microorganisms and excess pharmaceuticals. Therefore, the medical waste that potentially could transmit an infectious disease is termed infectious waste. In this study, we collected waste water from some kinds of private clinics and analyzed to determine the specifications. The results showed that most of samples are not match to the prescribed discharge standards and comply with the legal regulations. Particularly, BOD5 was 69-295 mg/l; COD was 103-442 mg/l; Nitrat was 41-75 mg/l; Coliform was 5000-28.000 MPN/100 ml. Based on this result, the waste water treatment system was designed with 100 l/day capacity, small size and completely automatic. iii MỤC LỤC Tóm tắt ............................................................................................................................ i Mục lục ........................................................................................................................... iii Danh mục các từ viết tắt .................................................................................................. v Danh mục hình .............................................................................................................. vi Danh mục bảng ............................................................................................................ vii Mở đầu ............................................................................................................................ 1 Đặt vấn đề ....................................................................................................................... 1 Mục tiêu đề tài ................................................................................................................. 2 Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................ 2 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................................... 2 Ý nghĩa đề tài ................................................................................................................. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI Y TẾ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI Y TẾ ......................................................................... 4 Nguồn gốc phát sinh nước thải ...................................................................................... 4 Thành phần và tính chất nước thải y tế của phòng khám ............................................... 4 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ ...................... 5 Phương pháp cơ học ....................................................................................................... 5 Phương pháp hóa học và hóa – lý .................................................................................. 6 Phương pháp sinh học .................................................................................................... 6 Một số phương pháp xử lý nước thải y tế đang được áp dụng ...................................... 7 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. PHƯƠNG PHÁP CHUNG ................................................................................... 17 2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI PHÒNG KHÁM NHỎ ........ 17 2.2.1. Vật liệu ............................................................................................................... 17 2.2.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải y tế .......................... 19 iv 2.2.3. Kết quả phân tích ............................................................................................... 21 2.2.4. Đánh giá kết quả ................................................................................................. 26 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ CHO PHÒNG KHÁM NHỎ (50 – 100 LÍT/NGÀY-ĐÊM) ................... 27 CƠ SỞ ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ........................................... 27 CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI ................................................................ 28 Phương án 1 .................................................................................................................. 28 Phương án 2 31 3.2.3. Phân tích, đánh giá và lựa chọn công nghệ 33 3.3. TÍNH TOÁN, THẾT KẾ MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ CHO PHÒNG KHÁM NHỎ ................................................................................................................ 34 3.3.1. Tính toán lưu lượng ............................................................................................ 34 3.3.2. Tính toán các công trình chính ........................................................................... 35 3.3.3. Tính toán các công trình phụ .............................................................................. 56 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 58 TÀI LIỆU TH M HẢ PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BYT : Bộ Y tế KCN : Khu công nghiệp CCN Cụm công nghiệp ĐTM : Đánh giá tác động môi trường BCKBCMT : Bản cam kết vảo vệ môi trường BOD5 : Nhu cầu oxy hóa sinh học trong 5 ngày BTVT : Thuốc bảo vệ thực vật BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường COD : Nhu cầu oxy hóa hóa học HTXLNT : Hệ thống xử lý nước thải QCVN 08:2008 : Quy chuẩn Việt Nam về nước mặt TCVN : Tiêu chuẩn Việt nam TCMT : Tiêu chuẩn môi trường TNMT : Tài nguyên môi trường QLTHLVS : Quản lý tổng hợp lưu vực sông UBND : Ủy Ban Nhân Dân WHO : World heath organization– Tổ chức Y tế thế giới WQI : Water quality index- Chỉ số chất lượng nước QCVN 01:2009/BYT : Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng nước ăn uống ban hành năm 2009 ODA : Official Development Assistance – là một hình thức vốn đầu tư nước ngoài TNHH : Trách nhiệm hữu hạn vi Ụ H nh 1: Hình 3.1. Sơ đồ qui trình xử lý nước thải y tế phòng khám phương án 1 H nh 2: Hình 3.2. Sơ đồ qui trình xử lý nước thải y tế phòng khám phương án 2 vii Ụ Bảng 2.1. Bảng thống kê mẫu thu thập được Bảng 2.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải y tế Bảng 2.3. Chất lượng nước thải bệnh viện Đa khoa Biên Hòa, Đồng Nai Bảng 2.4. Chất lượng nước thải Bệnh viện phụ sản Mê Kông, TP.HCM Bảng 2.5. Chất lượng nước thải phòng khám đa khoa Tâm n, TP.HCM Bảng 2.6. Chất lượng nước thải phòng khám đa khoa nh Bảo, TP.HCM Bảng 2.7. Chất lượng nước thải Phòng khám đa khoa Việt Mỹ TP.HCM Bảng 2.8. Chất lượng nước thải Hệ thống phòng khám nha EXM, TP.HCM Bảng 2.9. Chất lượng nước thải Phòng khám nha khoa Tâm Đức, Biên Hòa, Đồng Nai Bảng 2.10. Chất lượng nước thải Phòng khám nha khoa Sài Gòn, Biên Hòa, Đồng Nai 1 MỞ ĐẦU A. ĐẶT VẤN ĐỀ Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, thì nhu cầu cuộc sống của người dân cũng ngày được nâng cao. Trong đó, việc đáp ứng đầy đủ về mặt vật chất cũng như về mặt sức khỏe là một nhu cầu hết sức quan trọng trong mỗi con người. Chính vì vậy, nhu cầu khám chữa bệnh của người dân ngày một đông hơn, khiến cho các bênh viện lớn quá tải. để giảm tải cho các bệnh viện thì hàng loạt các phòng khám tư nhân được thành lập nhằm giải quyết phần nào sức ép cho ngành y tế là điều cần thiết. Điều đáng lo ngại nhất là phần lớn các phòng khám này chưa có hệ thống xử lý nước thải hoặc nước thải chỉ được xử lý sơ bộ, không đạt tiêu chuẩn đã và đang gây tác động ô nhiễm nguồn nước rất nhiều. Khác với nước thải công nghiệp, nước thải nông nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước thải y tế có chứa nhiều vi trùng gây bệnh và thuốc kháng sinh, thuốc sát trùng. Các vi trùng gây bệnh có thể tồn tại trong một thời gian nhất định ngoài môi trường, khi có cơ hội nó sẽ phát triển trên một vật chủ khác và đó chính là hiện tượng lây lan các bệnh truyền nhiễm. Ngoài ra, các chất kháng sinh và thuốc sát trùng xuất hiện cùng với dòng nước thải sẽ tiêu diệt các vi khuẩn có lợi và có hại gây ra sự phá vỡ hệ cân bằng sinh thái trong hệ các vi khuẩn tự nhiên của môi trường nước thải, làm mất khả năng xử lý nước thải của vi sinh vật nói chung. Điều đáng nói ở đây là nước thải từ các phòng khám đa khoa (nhỏ) rất ít, việc đầu tư hệ thống xử lý nước thải khá tốn kém, nên các chủ phòng khám cũng khó khăn về mặt tài chính trong quá tr nh đầu tư. Từ những nhu cầu thiết thực trên, việc “Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống xử lý nước thải y tế cho các phòng khám tư nhân” với công suất nhỏ gọn là rất cần thiết. Nhằm tìm ra giải pháp xử lý thích hợp xử lý hiệu quả nước thải y tế, đảm bảo các tiêu chuẩn cho phép khi thải ra môi trường, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. 2 B. MỤC TIÊU CỦ ĐỀ TÀI  Mục tiêu tổng quát Thiết kế hệ thống xử lý nước thải y tế cho các phòng khám đạt tiêu chuẩn Việt Nam trước khi thải vào nguồn tiếp nhận.  Mục tiêu cụ thể - Khảo sát tính chất nước thải y tế. - Đề xuất qui trình xử lý nước thải y tế. - Đề xuất mô hình thiết kế hệ thống xử lý. C. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI - Chỉ thiết kế bản vẽ - Thiết kế hệ thống xử lý nước thải y tế của phòng khám nhỏ 5-100 lít/ngày-đêm. D. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Thu mẫu nước thải ở một số bệnh viện và phòng khám. - Phân tích, đánh giá đặc tính nước thải y tế. - Đề xuất các phương án xử lý - Tính toán thiết kế mô hình xử lý nước thải cho các phòng khám nhỏ công suất 5-100 lít/ngày-đêm.. E. Ý NGHĨ CỦ ĐỀ TÀI  Ý nghĩa về mặt kinh tế - Góp phần hoàn chỉnh cơ sở hạ tầng cho những phòng khám chưa có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn. - Giảm sự ô nhiễm môi trường đồng nghĩa với việc bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên. 3  Ý nghĩa về mặt xã hội - Giảm thiểu tác động đến môi trường, sức khỏe cộng đồng, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân ở khu vực triển khai dự án. - Góp phần nâng cao năng lực và thúc đẩy hoạt động nghiên cứu khoa học của giảng viên khoa Khoa học Môi trường, trường ĐH Sài Gòn. 4 ƯƠ 1 TỔNG QUAN VỀ ƯỚC TH I Y TẾ VÀ P ƯƠ P P XỬ LÝ ƯỚC TH I Y TẾ 1.1. TỔNG QUAN VỀ ƯỚC TH I Y TẾ 1.1.1. Nguồn gốc phát sinh nước thải Nước thải y tế phát sinh từ các nguồn sau: - Nước thải phát sinh từ hoạt động khám và điều trị bệnh: + Nước thải từ phòng điều trị, từ phòng X – quang, các phòng xét nghiệm (phòng mổ, phòng huyết học truyền máu), từ việc lau rửa phòng mổ. Nước thải này được coi là nước thải nguy hại vì có chứa các tác nhân truyền nhiễm. + Nước thải nha khoa bao gồm các bệnh phẩm từ hoạt động cạo vôi răng, nhổ răng, máu, dịch từ hoạt động điều trị nhu chu, chữa các bệnh về răng miệng nên đa số nhiễm vi khuẩn rất cao. + Nước thải nhiễm phóng xạ từ buồng chụp X – quang và khu tráng rửa phim: Việc sử dụng tia X trong chuẩn đoán h nh ảnh bằng thiết bị chụp X – quang không trực tiếp tạo ra nước thải nhiễm phóng xạ. Quá trình rửa tráng phim sau khi chụp là nguồn chính nước thải nhiễm phóng xạ. Nước thải từ quá trình tráng rửa phim không chỉ nhiễm xạ mà còn chứa hàm lượng kim loại nặng cao. Nước thải này không được quản lý sẽ là nguồn gây tác động trực tiếp đến các khu vực xung quanh. - Nước thải từ hoạt động vệ sinh phòng làm việc và các trang thiết bị. - Nước từ hoạt động giặt giũ 1.1.2. Thành phần và tính chất nước thải y tế của phòng khám. Các thành phần chính gây ô nhiễm môi trường do nước thải y tế gây ra là: - Các chất hữu cơ : trong nước thải có chứa các chất cặn bã, các chất hữu cơ hòa 5 tan phát sinh từ hoạt động của con người như ăn uống, vệ sinh, hay từ quá trình phân rã tự nhiên của các chất hữu cơ trong các bệnh phầm - Thành phần vô cơ: thành phần vô cơ có trong các dung dịch thuốc dùng trong điều trị và sinh hoạt như độ kiềm, clorua, các kim loại nặng, Nitơ, Photpho, Lưu huỳnh, các chất độc - Các chất rắn lơ lửng. - Các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh: Salmonella, tụ cầu, liên cầu, virus đường tiêu hóa, bại liệt, các 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. Về tính chất th nước thải y tế gần giống với nước thải sinh hoạt nhưng xét về độc tính thì loại nước này độc hại hơn nước thải sinh hoạt gấp nhiều lần. Trong nước thải y tế có chứa một lượng lớn các vi sinh vật gây bệnh. Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải được ra ngoài, khi gặp điều kiện môi trường thuận lợi sẽ không bị tiêu diệt mà còn sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ hơn và càng trở nên khó tiêu diệt hơn. Nước thải từ khu vực điều trị, khu vực giặt, khu vệ sinh có chỉ số Coliform thường cao hơn nước thải sinh hoạt, ngoài ra còn chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm như tả, lỵ, thương hàn, sốt rét, lao, gan trứng giun sán, nấm mốc, rong rêu tảoNước thải này có tính chất đặc biệt nguy hại nếu không có phương án xử lý triệt để. hi đưa ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường nước mặt, ảnh hưởng đến nước ngầm trong khu vực. Gây mất vệ sinh và làm giảm chất lượng môi trường khu vực nội bộ phòng khám. 1.2. TỔNG QUAN VỀ P ƯƠ P P XỬ LÝ ƯỚC TH I Y TẾ 1.2.1. Phương pháp cơ học Quá trình xử lý cơ học còn gọi là quá trình tiền xử lý thường được áp dụng ở 6 giai đoạn đầu của qui trình xử lý. Xử lý cơ học nhằm loại bỏ các tạp chất không hòa tan chứa trong nước thải và được thực hiện ở các công trình xử lý: song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng, bể lọc, bể điều hòa Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất không hòa tan có trong nước thải và giảm nhu cầu oxy sinh hóa (B D) đến 30%. Để tăng hiệu suất của các công trình xử lý cơ học có thể sử dụng biện pháp làm thoáng sơ bộ Hiệu quả xử lý có thể lên tới 75% tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và 40 – 50% BOD. 1.2.2. Phương pháp hóa học và hóa – lý Phương pháp hóa học và hóa – lý chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp. Các phương pháp xử lý hóa học và hóa – lý gồm: trung hòa – kết tủa cặn, oxy hóa khử, keo tụ bằng phèn nhôm, phèn sắt, tuyển nổi, hấp phu, trao đổi ion, 1.2.3. Phương pháp sinh học Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học thường là giai đoạn xử lý bậc hai sau xử lý cơ học hoặc sau xử lý hóa học. Cơ sở của phương pháp sinh học là dựa vào khả năng oxy hóa và phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải của vi sinh vật (VSV) trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Các công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên gồm có: hồ sinh vật, hồ sinh học với thực vật nước (lục bình, lau, sậy, tảo,), cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, bãi lọc cây trồng, đất ngập nước, Các công trình xử lý trong điều kiện nhân tạo gồm có: - Với quá trình vi sinh vật hiếu khí lơ lửng oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải ở trạng thái lơ lửng: + Bể bùn hoạt tính (aeroten). 7 + Mương oxy hóa. + Bể bùn hoạt tính mẻ (SBR). + Hồ sinh học thổi khí - Với quá trình vi sinh vật hiếu khí dính bám với các giá thể (vật liệu lọc dính bám) oxy hóa các chất hữu cơ với sự tham gia của màng sinh học dính bám tại giá thể gồm: + Các loại bể lọc sinh học: bể lọc sinh học nhỏ giọt, bể lọc sinh học cao tải, tháp lọc sinh học. + Bể tiếp xúc sinh học quay (RBC). - Ngoài ra còn ứng dụng quá trình VSV kỵ khí lơ lửng để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như bể U SB và cũng ứng dụng quá trình VSV kỵ khí dính bám như các loại bể lọc sinh học kỵ khí. 1.2.4. Một số phương pháp xử lý nước thải y tế đang được áp dụng Một hệ thống xử lý nước thải y tế phải đảm bảo được các tiêu chuẩn sau: - Giảm nồng độ các tác nhân gây ô nhiễm xuống dưới tiêu chuẩn cho phép. - Tiết kiệm diện tích đất xây dựng: Công tr nh được xây dựng bằng bê tông cốt thép toàn khối, lắp đặt sẵn bằng thép hoặc vật liệu composit chịu được tác động cơ học. Việc xây dựng hợp khối các công tr nh tạo điều kiện dề vận hành cũng như thu mùi để xử lý, bảo đảm cảnh quan trong khu vực BV và khu dân cư. Đối với công tr nh xây dựng bằng bê tông cốt thép, nhiệt độ nước thải trong đó được ổn định, đảm bảo tốt cho các quá tr nh xử lý sinh học diễn ra. Các công tr nh cũng được thiết kê đảm bảo chế độ tự chảy và hạn chế đến mức tối đa việc sử dụng máy bơm và các thiết bị cấp thoát nước khác. - Có khả năng đầu tư Một số phương pháp xử lý nước thải y tế tiêu biểu đang được áp dụng: 8 - Ao hồ sinh học. - Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank . - Công nghệ sinh học nhỏ giọt- Biofilter - Công nghệ xử lý nước (XLNT) thải y tế theo nguyên lý hợp khối. - Công nghệ xử lý nước thải y tế theo mô hình DEWATS. 1.2.4.1. Ao 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. Dựa vào đặc tính tồn tại và tuần hoàn của vi sinh vật và cơ chế xử lý mà người ta chia thành 3 loại hồ: hồ kỵ khí, hồ tùy tiện và hồ hiếu khí. a. Hồ kỵ 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 ô nhiễm nặng, 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 tr 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 ch m, đảm bảo việc phân bố cặn lắng đồng đều trong hồ. Cửa tháo nước ra khỏi hồ phải thiết kế theo kiểu thu nước bề mặt và có ngăn để bùn không thoát ra cùng với nước. b. Hồ tùy tiện Là một loại hồ thường gặp trong tự nhiên, nó được 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 9 chất hữu cơ và quá tr nh phân hủy metan cặn lắng. Xét theo chiều sâu của hồ 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 tr