Khảo sát xử lý nước thải y tế bằng phương pháp keo tụ kết hợp quy trình fenton/ozone

AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> KHẢO SÁT XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ<br /> KẾT HỢP QUY TRÌNH FENTON/OZONE<br /> <br /> Nguyễn Võ Châu Ngân1, Lê Hoàng Việt1<br /> 1<br /> Trường Đại học Cần Thơ<br /> <br /> Thông tin chung: ABSTRACT<br /> Ngày nhận bài: 07/08/2018<br /> Ngày nhận kết quả bình duyệt: The study was aimed to explore an efficient solution to treat health care<br /> 15/10/2018 wastewater so as to meet discharge standards. In this study, health care<br /> Ngày chấp nhận đăng: wastewater was first treated by a coagulation - sedimentation process, then<br /> 08/2019 continuously treated by the Fenton/ozone reactor, and both of the reactors<br /> Title: were tested at lab-scale models. Applied PAC as coagulation chemical with<br /> A study on health care the dosage of 100 mg/L, the hydraulic retention time was 27.5 minutes, the<br /> wastewater treatment by a sedimentation time was 60 minutes, the recorded treatment efficiencies of SS<br /> combination of coagulation and COD were 61.19 ± 0.94% and 59.49 ± 0.55%. By continuously treating<br /> method and Fenton/ozone<br /> the wastewater by the Fenton/ ozone reactor with the acting time of 45<br /> process<br /> minutes, the dosage of Fe2+ and H2O2 were 200 mg/L and 159 mg/L, the<br /> Keywords: treated wastewater reached discharge standard of QCVN 28:2010/BTNMT<br /> Acting time, chemical dosage, (A column) at all monitored parameters of pH, SS, BOD 5, COD, N-NO3-, N-<br /> coagulation tank,<br /> NH3, P-PO43-, total Coliforms. The chemical and electricity costs for the<br /> Fenton/ozone reactor, health<br /> care wastewater treatment of health care wastewater was acceptable, and the opreration<br /> process was simple. It is therefore recommended that this health care<br /> Từ khóa: wastewater treatment model could be applied for district hospitals.<br /> Bể keo tụ tạo bông, liều lượng<br /> hóa chất, nước thải y tế, phản<br /> ứng Fenton/ozone, thời gian TÓM TẮT<br /> phản ứng<br /> Nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm ra giải pháp hiệu quả để xử lý nước<br /> thải y tế đạt tiêu chuẩn xả thải. Trong nghiên cứu này, nước thải y tế trước<br /> tiên được xử lý qua bể keo tụ tạo bông, tiếp theo qua bể phản ứng<br /> Fenton/ozone; cả hai mô hình xử lý đều thực hiện ở quy mô phòng thí<br /> nghiệm. Nước thải y tế khi keo tụ bằng PAC với liều lượng 100 mg/L, tổng<br /> thời gian lưu là 27,5 phút, thời gian lắng 60 phút cho hiệu suất xử lý SS và<br /> COD lần lượt là 61,19 ± 0,94% và 59,49 ± 0,55%. Tiếp theo nước thải được<br /> đưa vào bể Fenton/ozone với thời gian phản ứng 45 phút, liều lượng Fe2+ là<br /> 200 mg/L và H2O2 là 159 mg/L cho nước thải sau xử lý đạt QCVN<br /> 28:2010/BTNMT (cột A) ở các thông số pH, SS, BOD5, COD, N-NO3-, N-<br /> NH3, P-PO43-, tổng Coliforms. Chi phí xử lý nước thải y tế trong nghiên cứu<br /> này phù hợp, đồng thời công tác vận hành đơn giản có thể đề xuất áp dụng<br /> vào thực tế xử lý nước thải ở các bệnh viện tuyến huyện.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 81<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> 1. GIỚI THIỆU có khả năng phân hủy sinh học, dư lượng của tác<br /> Nước thải y tế là nước thải phát sinh từ các cơ sở nhân Fenton ít gây nguy hại cho môi trường (Lê<br /> y tế, bao gồm cơ sở khám bệnh - chữa bệnh, cơ sở Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).<br /> y tế dự phòng, phòng khám, bệnh viện đa khoa - Bên cạnh đó việc sử dụng ozone - một chất oxy<br /> nha khoa… Trong nước thải y tế, ngoài những hóa mạnh - trong xử lý nước giúp gia tăng phản<br /> yếu tố ô nhiễm thông thường như chất hữu cơ, ứng với các thành phần hữu cơ ô nhiễm. Các<br /> dầu mỡ động - thực vật, còn có những chất bẩn nghiên cứu của Lucas et al. (2010) và Tizaoui et<br /> khoáng và chất hữu cơ đặc thù, các vi khuẩn gây al. (2007) đã xác định việc kết hợp phản ứng<br /> bệnh, dư lượng của chất khử trùng, thuốc kháng Fenton và công đoạn xử lý ozone - quy trình<br /> sinh và có thể các đồng vị phóng xạ được sử dụng Fenton/ozone - có thể sản sinh ra ion hydroxyl và<br /> trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh (Lin et gia tăng khả năng xử lý các thành phần hữu cơ<br /> al., 2015; Santos et al., 2013). Nếu lượng nước trong nước thải. Một số nghiên cứu đã thử nghiệm<br /> thải này xả thải ra ngoài môi trường mà chưa phản ứng Fenton hoặc quy trình Fenton/ozone xử<br /> được xử lý phù hợp sẽ gây ô nhiễm nguồn nước lý nước thải y tế để loại bỏ chất ô nhiễm và tiêu<br /> trầm trọng, gây mùi hôi thối, phú dưỡng hóa… diệt các mầm bệnh (Lê Hoàng Việt et al., 2018;<br /> Do đó nước thải y tế cần được thu gom và xử lý Umadevi, 2015; Coelho et al., 2009). Tuy nhiên<br /> đảm bảo đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN xử lý nước thải bằng Fenton sử dụng lượng hóa<br /> 28:2010/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất cao làm tăng chi phí xử lý (Trần Mạnh Trí &<br /> về nước thải y tế. Ở nước ta nhiều cơ sở y tế chưa Trần Mạnh Trung, 2006).<br /> lựa chọn được loại hình công nghệ xử lý nước thải Trong xử lý nước, công đoạn keo tụ - tạo bông là<br /> phù hợp, đặc biệt ở các bệnh viện tuyến huyện đưa hóa chất vào nước để phá vỡ độ bền của các<br /> chưa có đủ các điều kiện để áp dụng các công hạt keo và liên kết các hạt keo lại với nhau, tạo<br /> nghệ xử lý nước thải hiện đại nên các hệ thống xử thành các cụm bông cặn lớn hơn giúp quá trình<br /> lý nước thải tại những cơ sở này vẫn chưa đáp lắng tốt hơn, giảm chi phí hóa chất cho công đoạn<br /> ứng được quy chuẩn môi trường hiện hành xử lý tiếp theo. Từ những định hướng trên, quy<br /> (Nguyễn Thanh Hà, 2015). trình xử lý nước thải y tế kết hợp công đoạn keo<br /> Theo hướng dẫn áp dụng công nghệ xử lý nước tụ và Fenton/ozone được nghiên cứu nhằm tìm ra<br /> thải y tế của Bộ Y tế (2015), nước thải y tế sau khi giải pháp xử lý nước thải y tế có công nghệ và vận<br /> xử lý sơ bộ qua bể điều lưu và bể lắng sơ cấp hành đơn giản, chi phí xử lý tiết kiệm phù hợp với<br /> thường được tiếp tục xử lý bằng công đoạn sinh các bệnh viện tuyến huyện. Nước thải sau xử lý<br /> học. Tuy nhiên dư lượng kháng sinh từ nước thải đạt yêu cầu xả thải theo QCVN 28:2010/BTNMT<br /> y tế có thể ảnh hưởng đến mật độ vi sinh vật và (loại A).<br /> làm giảm hiệu suất xử lý của công đoạn xử lý sinh 2. PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN<br /> học. Ngoài ra việc áp dụng quy trình xử lý sinh NGHIÊN CỨU<br /> học cho nước thải y tế ở các bệnh viện tuyến 2.1 Đối tượng nghiên cứu<br /> huyện sẽ gặp khó khăn trong công tác vận hành<br /> Nước thải của Bệnh viện Đa khoa huyện Châu<br /> do hệ vi sinh vật khó kiểm soát nếu không có<br /> Thành - tỉnh Hậu Giang được thu thập để thực<br /> nhân sự chuyên môn. Vì vậy một quy trình xử lý<br /> hiện nghiên cứu này. Để xác định nồng độ một số<br /> nước thải y tế với các công đoạn lý - hóa nên<br /> chất ô nhiễm chủ yếu và định hướng cho các thí<br /> được ưu tiên nghiên cứu và ứng dụng.<br /> nghiệm, nước thải được lấy từ cống thu gom nước<br /> Trong xử lý nước thải, phản ứng Fenton có thể thải trong 3 ngày liên tiếp. Mẫu được lấy từ 7 giờ<br /> ứng dụng để chuyển hóa các thành phần ô nhiễm sáng đến 11 giờ trưa (thời gian diễn ra nhiều nhất<br /> thành các chất không nguy hại hay thành các chất các hoạt động khám chữa bệnh) theo kiểu lấy mẫu<br /> <br /> <br /> 82<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> tổ hợp theo tỉ lệ lưu lượng. 10 - 200 vòng/phút.<br /> Nước thải dùng để vận hành các mô hình được thu o Chức năng hẹn giờ từ 1 - 999 phút hoạt<br /> thập theo kiểu lấy mẫu đơn vào lúc 9 giờ sáng động liên tục.<br /> hàng ngày. Mô hình bể keo tụ tạo bông kết hợp lắng: Chế tạo<br /> 2.2 Phương tiện, thiết bị thí nghiệm bằng thủy tinh dày 5 mm được bố trí hệ thống<br /> Nghiên cứu được thực hiện trên các mô hình bố cánh khuấy với motor công suất 125 W, số vòng<br /> trí tại Phòng thí nghiệm Xử lý nước - Khoa Môi quay của motor là 160 vòng/phút, hệ thống sử<br /> trường và Tài nguyên thiên nhiên - Trường Đại dụng các đĩa xích và dây xích để truyền động. Mô<br /> học Cần Thơ. hình gồm 2 phần kết hợp với nhau - phần bể keo<br /> tụ (gồm 3 ngăn: ngăn khuấy nhanh 1, ngăn khuấy<br /> - Bộ Jartest: chậm 2 và 3) và phần bể lắng cơ học theo phương<br /> ngang. Mô hình được thiết kế với lưu lượng nước<br /> o Phần chứa mẫu: 6 beaker 1 L<br /> thải Q = 0,4 L/phút tương ứng với thời gian lưu<br /> o Hệ thống khuấy trộn: gồm 6 cánh khuấy nước ở các ngăn của bể keo tụ lần lượt là 1,5 phút,<br /> có thể điều chỉnh được vận tốc khuấy từ 13 phút, 13 phút, và ở bể lắng là 60 phút.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Mô hình bể keo tụ - lắng<br /> <br /> o Ngăn khuấy nhanh [1]: = 0,06 m<br /> Vận tốc khuấy: 150 vòng/phút Ngăn được thiết kế dạng hình vuông<br /> Thời gian lưu: t1 = 1,5 phút cạnh 0,1 m<br /> <br /> Thể tích ngăn khuấy nhanh: V1 = 0,4 o Ngăn khuấy chậm [2, 3]:<br /> L/phút × 1,5 phút = 0,6 L Ngăn khuấy chậm gồm 2 ngăn có<br /> Chiều cao mực nước ngăn khuấy: H1 kích thước và thời gian lưu bằng<br /> nhau. Vận tốc từng ngăn khuấy<br /> <br /> 83<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> chậm [2, 3] lần lượt là 80 vòng/phút o Ngăn lắng [4]:<br /> và 40 vòng/phút. Thời gian lưu trong ngăn: t3 = 1 giờ<br /> Thời gian lưu mỗi ngăn: t2 = 13 phút = 60 phút<br /> Thể tích mỗi ngăn khuấy chậm: V2 = Thể tích: V4 = 0,4 L/phút × 60 phút<br /> 0,4 L/phút × 13 phút = 5,2 L = 24 L<br /> Chiều cao mực nước ngăn khuấy Chiều cao mực nước: H3 = 20 cm<br /> chậm: H2 = 0,2 m Chiều rộng ngăn: B3 = 15 cm<br /> Ngăn được thiết kế dạng hình vuông Chiều dài ngăn: L3 = 80 cm<br /> cạnh 0,1 m<br /> Chiều cao mặt thoáng của bể: Ht =<br /> Chiều rộng mỗi ngăn: B2 = 0,15 m 10 cm<br /> Chiều dài mỗi ngăn: L2 = 0,175 m<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Ảnh chụp (phải) và sơ đồ cấu tạo bể phản ứng Fenton/ozone (trái)<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 84<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> - Mô hình bể phản ứng Fenton/ozone: gồm các được, vì vậy chọn PAC cho các thí nghiệm trong<br /> bể có kích thước 0,1 m × 0,1 m × 1,5 m (dài × nghiên cứu này.<br /> rộng × cao), chiều cao công tác 1,2 m. Các bể Thí nghiệm định hướng được tiến hành để chọn<br /> được trang bị hệ thống khuấy trộn (motor, liều lượng PAC cho thí nghiệm chính thức. Do<br /> cánh khuấy) gồm 4 cánh khuấy đồng trục và nước thải y tế có thành phần và tính chất tương tự<br /> có thể thay đổi vận tốc từ 0 đến 200 nước thải sinh hoạt nên thí nghiệm được thực hiện<br /> vòng/phút. Ngoài ra còn có máy tạo ô-zon ở liều lượng PAC xung quanh giá trị 150 mg/L<br /> GENQAO FD 3000 II công suất 200 - 400 (Metcalf & Eddy, 1991). Gồm 2 thí nghiệm<br /> mg/giờ. Bể được vận hành theo nguyên tắc bể Jartest:<br /> phản ứng theo mẻ.<br /> a) Thí nghiệm định hướng xác định lượng PAC:<br /> Các hóa chất sử dụng trong thí nghiệm bao Keo tụ nước thải y tế với các liều lượng PAC<br /> gồm: biến thiên từ 50 mg/L đến 300 mg/L, mỗi<br /> - Phèn PAC (Poly Aluminium Chloride): công khoảng biến thiên 50 mg/L.<br /> thức hóa học Aln(OH)m Cl3n-m, xuất xứ Trung b) Thí nghiệm chọn liều lượng PAC phù hợp: Thí<br /> Quốc, nồng độ 30%. nghiệm ở khoảng liều lượng xung quanh liều<br /> - Phèn sắt: công thức hóa học FeSO4.7H2O, xuất lượng PAC chọn được ở thí nghiệm (a), mỗi<br /> xứ Trung Quốc, độ tinh khiết 99%. khoảng biến thiên 20 mg/L.<br /> - Hydro peroxid: công thức hóa học H2O2, xuất Cả hai thí nghiệm được tiến hành trên bộ Jartest<br /> xứ Trung Quốc, nồng độ 30%. theo quy trình vận hành sau:<br /> Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng một số thiết - Đặt 6 beaker nước thải vào bộ Jartest và khởi<br /> bị phụ trợ để vận hành các mô hình như máy thổi động máy.<br /> khí cung cấp oxy, bình Mariotte cung cấp nước - Châm chất keo tụ ở 6 mức liều lượng đã định<br /> thải ở lưu lượng ổn định. trước.<br /> 2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm - Khuấy nhanh ở tốc độ 150 vòng/phút trong<br /> 2.3.1 Thí nghiệm định hướng 1: Chọn liều lượng vòng 3 phút.<br /> chất keo tụ thích hợp - Sau đó khuấy chậm ở hai tốc độ 80 vòng/phút<br /> Để keo tụ nước thải có thể sử dụng nhiều loại và 40 vòng/phút với thời gian khuấy trộn mỗi<br /> phèn khác nhau, trong đó phèn PAC có thể hoạt mức là 13 phút.<br /> động ở khoảng pH rộng từ 5 đến 8, tạo ra ít bùn Tắt máy khuấy để lắng 30 phút lấy phần nước<br /> hơn phèn nhôm sulfat khi sử dụng cùng liều lượng trong phía trên của beaker tiến hành phân tích<br /> (Gebbie, 2011). Thêm vào đó, PAC là loại phèn COD, SS, đo pH và độ đục của nước thải trước và<br /> phổ biến trên thị trường với giá thành chấp nhận sau xử lý ở các liều lượng phèn khác nhau.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 85<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> Nước thải y tế<br /> <br /> Phèn PAC Đo pH, độ đục,<br /> phân tích COD, SS<br /> <br /> Cốc 1 Cốc 2 Cốc 3 Cốc 4 Cốc 5 Cốc 6<br /> 50 mg/L 100 mg/L 150 mg/L 200 mg/L 250 mg/L 300 mg/L<br /> <br /> <br /> Lấy phần nước trong đo pH, độ đục, phân tích COD<br /> <br /> <br /> Vẽ đồ thị pH, độ đục, SS, COD để so sánh và chọn<br /> mức liều lượng keo tụ thích hợp<br /> <br /> <br /> Tiến hành thí nghiệm với khoảng liều lượng PAC hẹp hơn<br /> <br /> <br /> Lấy phần nước trong đo pH, độ đục, phân tích COD<br /> <br /> <br /> Vẽ đồ thị pH, độ đục, SS, COD để so sánh và chọn<br /> mức liều lượng keo tụ thích hợp<br /> <br /> Hình 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn liều lượng PAC thích hợp<br /> 2.3.2 Thí nghiệm định hướng 2: Xác định liều phút, lượng H2O2 được chọn từ thí nghiệm 2,<br /> lượng H2O2 phù hợp cho Fenton/ozone trong khi đó lượng Fe2+ biến thiên từ 50 - 300<br /> Thí nghiệm này nhằm đánh giá ảnh hưởng của mg/L, tăng dần mỗi mức 50 mg/L. Do chỉ là thí<br /> liều lượng H2O2 đến hiệu quả xử lý của quá trình nghiệm định hướng nên quy trình thực hiện và các<br /> Fenton/ozone. Thí nghiệm được tiến hành với thông số theo dõi tương tự như ở thí nghiệm định<br /> mẫu nước thải sau keo tụ bằng PAC, thời gian hướng 2.<br /> phản ứng 45 phút (Lê Hoàng Việt et al., 2018), 2.3.4 Thí nghiệm 4: Vận hành trên mô hình keo<br /> liều lượng Fe2+ là 200 mg/L với 6 mốc liều lượng tụ - lắng kết hợp Fenton/ozone<br /> H2O2 biến thiên từ 42 mg/L đến 237 mg/L, mỗi Thí nghiệm được vận hành chính thức với liều<br /> khoảng biến thiên 39 mg/L. lượng keo tụ đã tìm ra từ các thí nghiệm trên.<br /> Mẫu nước thải trước và sau xử lý được phân tích Nước thải được đưa vào bể phản ứng<br /> COD và tổng Coliforms. Do chỉ là thí nghiệm Fenton/ozone và vận hành với liều lượng H2O2 và<br /> định hướng để kiểm tra lại liều lượng H2O2 phù Fe2+ rút ra từ kết quả các thí nghiệm 2 và 3. Nước<br /> hợp nên thí nghiệm tiến hành 1 lần và các chỉ tiêu thải sau xử lý được thu thập và phân tích các<br /> theo dõi tương tự như thí nghiệm định hướng 1. thông số pH, DO, SS, BOD5, COD, N-NO3-, N-<br /> 2.3.3 Thí nghiệm định hướng 3: Xác định liều NH3, P-PO43-, tổng Coliforms. Do thí nghiệm chỉ<br /> lượng Fe2+ thực hiện 1 lần trên mô hình thí nghiệm nên mẫu<br /> nước thải được thu thập trong 3 ngày liên tiếp để<br /> Thí nghiệm được tiến hành nhằm đánh giá ảnh đánh giá nhằm đảm bảo tính chính xác của kết<br /> hưởng của liều lượng Fe2+ đến hiệu quả xử lý của quả thực hiện (Hình 3).<br /> quá trình Fenton/ozone. Thời gian phản ứng 45<br /> <br /> <br /> 86<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> Nước thải y tế<br /> đo pH, độ đục, phân<br /> phèn PAC tích COD, SS<br /> <br /> Thí nghiệm xác định liều lượng<br /> chất keo tụ làm mốc thí nghiệm<br /> đo pH, độ đục, phân<br /> tích COD, SS<br /> Kết quả<br /> <br /> <br /> Thí nghiệm xác định liều<br /> lượng H2O2 và Fe2+<br /> phân tích COD, tổng<br /> Coliforms<br /> Kết quả<br /> <br /> <br /> Vận hành chính thức quá<br /> trình keo tụ - lắng kết hợp<br /> Fenton/ozone<br /> SS, DO, COD, BOD5, N-NO3-, N-<br /> NH3, P-PO43-, tổng Coliforms<br /> Nước sau xử lý<br /> <br /> <br /> Hình 3. Sơ đồ xử lý nước thải bằng quá trình keo tụ - lắng kết hợp Fenton/ozone<br /> 2.4 Phương pháp và phương tiện phân tích mẫu<br /> Các thông số ô nhiễm theo dõi trong thí nghiệm bao gồm pH, SS, COD, BOD5, N-NO3-, N-NH3, P-PO43-,<br /> tổng Coliforms, thêm vào đó thông số DO được đo đạc để theo dõi việc cấp khí cho quá trình xử lý sinh<br /> học.<br /> <br /> Bảng 1. Phương pháp - phương tiện phân tích các thông số ô nhiễm<br /> <br /> Thông số Phương pháp phân tích<br /> pH, DO Đo trực tiếp bằng điện cực<br /> SS TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997)<br /> BOD5 SMEWW 5210 B<br /> COD TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989)<br /> N-NO3- EPA-353.2<br /> N-NH3 ASTM - D1426-92<br /> P-PO43- SMEWW:4500-P<br /> Tổng Coliforms TCVN 6187-2:1996 (ISO 9308-2:1990)<br /> <br /> <br /> <br /> 87<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> 2.5 Phương pháp xử lý số liệu 4,67 mg/L và N-NH3 cao dao động từ 12,47<br /> Các số liệu thu thập và kết quả phân tích mẫu đến 15,87 mg/L chứng tỏ đây là nước thải vừa<br /> nước được tổng hợp và xử lý bằng phần mềm MS mới thải ra.<br /> Excel 2007. - Nồng độ P-PO43- tương đối cao dao động trong<br /> 3. KẾT QUẢ - THẢO LUẬN khoảng 10,97 - 11,13 mg/L do bệnh viện sử<br /> dụng nhiều chất giặt, tẩy trong quá trình vệ<br /> 3.1 Thành phần và tính chất nước thải<br /> sinh và khử trùng. Tuy nhiên giá trị này đạt<br /> Theo khảo sát thực tế Bệnh viện Đa khoa huyện yêu cầu xả thải quy định theo QCVN<br /> Châu Thành, tỉnh Hậu Giang có 9 khoa và 150 28:2010/BTNMT.<br /> giường, nước thải có thành phần chủ yếu là nước<br /> - Tỉ lệ BOD5 : N : P là 156,08 : 17,12 : 11,05<br /> thải sinh hoạt, phát sinh từ bệnh nhân, người nuôi<br /> tương đương với 100 : 10,97 : 7,08, tỉ lệ này<br /> bệnh, nhân viên. Nước thải được thu gom dẫn về<br /> đảm bảo dưỡng chất cho quá trình xử lý sinh<br /> cống dẫn nước thải tập trung. Một ngày bệnh viện<br /> học tuy nhiên giá trị phốt-pho cao sẽ tạo ra dư<br /> xả thải khoảng 55 - 60 m3, tập trung nhiều từ 7<br /> lượng P gây ảnh hưởng cho nguồn tiếp nhận.<br /> giờ sáng đến 11 giờ trưa là khoảng thời gian diễn<br /> ra nhiều hoạt động khám chữa bệnh của bệnh - Tổng Coliforms dao động trong khoảng từ<br /> viện. Về mặt cảm quan nước thải bệnh viện có ít 1,3×106 - 2,1×106 MPN/100 mL phù hợp với<br /> cặn lơ lửng, rất ít dầu mỡ, màu trắng đục và công bố của Nguyễn Xuân Nguyên & Phạm<br /> không có mùi. Hồng Hải (2004).<br /> <br /> - Nước thải từ bệnh viện có pH dao động từ Với những đặc điểm trên, nước thải thí nghiệm<br /> 7,03 đến 7,10 nằm trong khoảng pH trung tính cần phải qua công đoạn xử lý sơ cấp trước khi đưa<br /> phù hợp với công bố của Nguyễn Thanh Hà sang xử lý sinh học thì mới đạt quy chuẩn xả thải.<br /> (2015). Nếu áp dụng biện pháp Fenton /ozone Và nếu nước thải được xử lý bằng quá trình<br /> sẽ phải hạ pH  3 để tạo môi trường thích hợp Fenton/ozone thì ban đầu phải hạ pH  3 để tạo<br /> (Umadevi, 2015). môi trường phản ứng thích hợp. Trong nghiên cứu<br /> này H2SO4 32% được sử dụng để hạ thấp pH của<br /> - Nồng độ DO thấp dao động trong khoảng 0,77<br /> nước.<br /> - 0,97 mg/L chứng tỏ nước thải vừa mới thải ra<br /> có chứa nhiều chất hữu cơ. 3.2 Kết quả thí nghiệm chọn liều lượng chất<br /> keo tụ thích hợp<br /> - Nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước thải dao<br /> động trong khoảng 98 - 101,47 mg/L tương 3.2.1 Thí nghiệm định hướng [a]: Xác định<br /> đối thấp do nước thải đã chảy qua hệ thống lượng PAC<br /> thoát nước có nhiều hố ga lắng cặn. Tuy nhiên Trong thí nghiệm này PAC được chọn làm chất<br /> giá trị này cao gấp đôi so với yêu cầu xả thải keo tụ với liều lượng biến thiên từ 50 đến 300<br /> của QCVN 28:2010/BTNMT. mg/L, mỗi mức liều lượng cách nhau 50 mg/L.<br /> - Nồng độ COD dao động tương đối thấp trong Kết quả thí nghiệm được trình bày ở Hình 4.<br /> khoảng 256,67 - 266,47 mg/L và nồng độ Nồng độ chất rắn lơ lửng SS và độ đục (đơn vị<br /> BOD5 trong khoảng 141,50 - 170,67 mg/L do tính: NTU) giảm mạnh khi liều lượng PAC tăng<br /> có những ngày bệnh viện sử dụng hóa chất tẩy từ 0 đến 100 mg/L do PAC tạo các ion Al3+ có<br /> rửa, khử trùng. Khi đó tỉ số BOD5/COD dao khả năng trung hòa điện tích các hạt keo. Bên<br /> động lớn từ 0,55 đến 0,64; với tỉ số cạnh đó PAC còn hình thành kết tủa Al(OH)3 hấp<br /> BOD5/COD > 0,5 đảm bảo hiệu quả của công phụ các hạt keo và kéo theo chất rắn lơ lửng trong<br /> đoạn xử lý sinh học. nước thải lắng xuống. Sau đó nếu tiếp tục tăng<br /> liều lượng PAC thì nồng độ SS và độ đục có xu<br /> - Nồng độ N-NO3- thấp dao động từ 1,23 đến<br /> <br /> 88<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> hướng tăng trở lại, điều này là do khi sử dụng chất cặn. Ở liều lượng PAC > 100 mg/L do các hạt keo<br /> keo tụ quá liều, lượng ion Al3+ trong nước tăng tái ổn định trở lại, hiệu quả loại SS và hạt keo<br /> cao, các hạt keo hút nhiều các ion Al3+ sẽ tái ổn giảm dẫn đến hiệu suất loại bỏ COD cũng giảm<br /> định và không lắng tốt. theo.<br /> Tương tự SS, nồng độ COD trong nước thải có Nước thải đầu vào có pH = 7,1 thích hợp cho quá<br /> giá trị trước xử lý là 159,75 mg/L và giảm xuống trình keo tụ của phèn PAC. Sau khi keo tụ giá trị<br /> mức thấp nhất 62,95 mg/L ở liều lượng PAC là pH giảm là do các ion nhôm trong phèn phản ứng<br /> 100 mg/L. COD giảm do một phần chất hữu cơ với độ kiềm trong nước thải tạo thành Al(OH)3<br /> trong nước thải nằm dưới dạng SS và các hạt keo, kết tủa, để lại trong nước gốc a-xít có trong phèn<br /> do đó khi SS giảm sẽ làm cho COD trong nước và các ion H+ làm cho pH của nước giảm.<br /> giảm theo, ngoài ra một ít chất hữu cơ dạng hòa Từ các kết quả trên, liều lượng PAC ở giá trị 100<br /> tan cũng có thể bị hấp phụ và lắng theo các bông mg/L được chọn để tiếp tục thí nghiệm.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Nồng độ ô nhiễm trong nước thải khi xử lý ở các liều lượng PAC khác nhau<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 89<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> 3.2.2 Thí nghiệm định hướng [b]: Chọn liều này được tiến hành với khoảng liều lượng xung<br /> lượng chất keo tụ thích hợp quanh giá trị PAC = 100 mg/L đã chọn từ thí<br /> Thí nghiệm định hướng [a] tiến hành với khoảng nghiệm định hướng [a]. Ba ngưỡng liều lượng<br /> liều lượng PAC biến thiên tương đối rộng. Để xác PAC được lựa chọn để tiến hành thí nghiệm này<br /> định liều lượng PAC chính xác hơn, thí nghiệm là 80 mg/L, 100 mg/L và 120 mg/L.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Các thông số ô nhiễm trong nước thải ở các mức liều lượng PAC khác nhau<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 90<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> Các chỉ tiêu trong nước thải bệnh viện trước và 45 phút, liều lượng Fe2+ là 200 mg/L, thí nghiệm<br /> sau xử lý cho thấy độ đục giảm từ 47 NTU xuống được tiến hành 1 lần. Mẫu nước thải trước và sau<br /> còn 6,3 NTU với hiệu suất xử lý 86,59%. SS ban xử lý Fenton/ozone với các liều lượng H2O2 khác<br /> đầu là 105,92 mg/L giảm xuống còn 39,49 mg/L nhau được thu thập và xác định nồng độ COD.<br /> với hiệu suất xử lý là 62,71%. Nồng độ COD Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở Hình 6.<br /> giảm từ 325,42 mg/L xuống còn 128,57 mg/L, Khi liều lượng H2O2 biến thiên từ 42 đến 120<br /> hiệu suất xử lý 60,49%. Khi SS giảm sẽ làm cho mg/L, hiệu quả xử lý COD thấp do thiếu H2O2, ở<br /> COD trong nước giảm theo, ngoài ra một ít chất liều lượng 159 mg/L hiệu quả xử lý COD cao nhất<br /> hữu cơ dạng hòa tan cũng có thể bị hấp phụ và đạt 78,48%. Khi liều lượng H2O2 nằm trong<br /> lắng theo các bông cặn. Ở liều lượng PAC > 100 khoảng 159 - 237 mg/L thì hiệu suất xử lý COD<br /> mg/L do các hạt keo tái ổn định trở lại, hiệu quả lại giảm xuống còn 65,63%. Nếu nồng độ ban đầu<br /> loại SS và hạt keo giảm dẫn đến hiệu suất loại của H2O2 trong dung dịch cao sẽ tăng quá trình ô-<br /> COD cũng giảm theo. xy hóa dẫn tới tăng nồng độ của gốc HO. đến một<br /> Do đó mức liều lượng PAC là 100 mg/L được giá trị nhất định, khi đó H2O2 sẽ phản ứng với các<br /> chọn cho quá trình keo tụ để tiến hành các thí gốc HO. làm giảm hiệu quả xử lý (Belgiorno et<br /> nghiệm tiếp theo. al., 2011; Al-Harbawi et al., 2013).<br /> 3.3 Kết quả thí nghiệm xác định liều lượng H2O2 Phương trình phản ứng khi H2O2 dư: HO. + H2O2<br /> Thí nghiệm này được tiến hành nhằm đánh giá → .HO2 + H2O<br /> ảnh hưởng của liều lượng H2O2 (theo khối lượng) Từ kết quả trên chọn liều lượng H2O2 là 159 mg/L<br /> đến hiệu quả xử lý của quá trình Fenton/ozone. để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.<br /> Thí nghiệm được thực hiện ở thời gian phản ứng<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Diễn biến nồng độ và hiệu suất xử lý COD trong nước thải bằng quá trình Fenton/ozone ở các mức liều<br /> lượng H2O2 khác nhau<br /> 3.3 Kết quả thí nghiệm xác định liều lượng của quá trình Fenton/ozone. Thời gian phản ứng<br /> Fe2+ 45 phút, liều lượng H2O2 được chọn là 159 mg/L<br /> Thí nghiệm này được tiến hành nhằm đánh giá (từ kết quả thí nghiệm 3.3), thí nghiệm được tiến<br /> ảnh hưởng của liều lượng Fe2+ đến hiệu quả xử lý hành 1 lần.<br /> <br /> <br /> 91<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> Mẫu nước thải trước và sau xử lý Fenton/ozone cũng không tăng lên đáng kể. Khi liều lượng Fe2+<br /> với các liều lượng Fe2+ khác nhau được thu thập sử dụng là 200 mg/L thì hiệu quả loại bỏ COD<br /> và phân tích COD. Kết quả thí nghiệm được thể khá cao đạt 78,1%, COD sau xử lý còn 36,41<br /> hiện ở Hình 7. Khi lượng Fe2+ biến thiên từ 50 mg/L nằm trong khoảng cho phép của QCVN<br /> mg/L đến 200 mg/L, hiệu suất xử lý COD tăng lên 28:2010/BTNMT (cột A). Vì thế chọn liều lượng<br /> rất nhanh, nhưng từ 200 mg/L đến 300 mg/L thì Fe2+ là 200 mg/L để tiến hành thí nghiệm tiếp<br /> hiệu suất xử lý tăng chậm dần; nếu chọn liều theo.<br /> lượng Fe2+ lớn hơn 200 mg/L thì hiệu suất xử lý<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Diễn biến nồng độ và hiệu suất xử lý COD trong nước thải bằng quá trình Fenton/ozone ở các mức liều<br /> lượng Fe2+ khác nhau<br /> 3.4 Kết quả thí nghiệm xử lý bằng quá trình keo tụ kết hợp với Fenton/ozone<br /> Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện cố định các thông số vận hành được trình bày ở Bảng 2 và 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 92<br /> AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol. 23 (2), 81 - 95<br /> <br /> Bảng 2. Các thông số vận hành bể keo tụ - lắng<br /> <br /> Thông số vận hành Giá trị Ghi chú<br /> pH 7,1 -<br /> Liều lượng phèn PAC 100 mg/L Lựa chọn từ thí nghiệm 3.2<br /> Lưu lượng nước thải vào bể 0,4 L/phút -<br /> Lưu lượng phèn PAC châm vào bể 4 mL/phút phèn PAC được pha thành phèn 1%<br /> <br /> Bảng 3. Các thông số vận hành bể phản ứng Fenton/ozone<br /> <br /> Thông số vận hành Giá trị Ghi chú<br /> pH 3 Umadevi (2015)<br /> Thời gian phản ứng 45 phút Lê Hoàng Việt et al. (2018)<br /> Liều lượng H2O2 159 mg/L* Lựa chọn từ thí nghiệm 3.3<br /> Liều lượng Fe2+ 200 mg/L** Lựa chọn từ thí nghiệm 3.4<br /> *: tương đương với 0,53 mL H2O2/L nước thải (30%)<br /> **: tương đương với 1 g FeSO4.7H2O/L nước thải (độ tinh khiết 98 - 99%)<br /> Nước thải trước và sau khi xử lý qua bể keo tụ kết hợp Fenton/ozone được đo pH, sau đó phân tích các<br /> chỉ tiêu SS, BOD5, COD, N-NO3-, N-NH3, P-PO43-, tổng Coliforms. Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở<br /> Bảng 4.<br /> <br /> Bảng 4. Nồng độ các thông số ô nhiễm trước và sau xử lý<br /> <br /> Sau Fenton /ô- QCVN 28:<br /> Chỉ tiêu Đơn vị Trước xử lý Sau keo tụ<br /> zon 2010 cột A<br /> pH - 7,06 ± 0,15 6,7 ± 0,1 (3)1 3,5 ± 0,1 (7,5) 2 6,5 - 8,5<br /> SS mg/L 101,94 ± 7,19 39,51 ± 1,85 5,31 ± 0,18 -<br /> COD mg/L 391,28 ± 80,25 158,26 ± 30,98 34,53 ± 5,75 50<br /> BOD5 mg/L 147,72 ± 16,63 - 24,76 ± 1,81 30<br /> N-NO3- mg/l 0,9 ± 0,17 - 0,67 ± 0,12 30<br /> N-NH3 mg/L 16,03 ± 2,87 - 3,7 ± 0,2 5<br /> P-PO43- mg/L 8,8 ± 1,85 - 1,05 ± 0,05 6<br /> Tổng MPN/ 6,8×105 ± 7×104 -