Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa để xử lý amoniac trong rác thải bệnh viện

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:92

Thêm vào BST

Báo xấu

163
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn "Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa để xử lý amoniac trong rác thải bệnh viện" được thực hiện nhằm chế tạo ra vật liệu hấp phụ từ xơ dừa bằng phương pháp cacbon hóa. Sau đó sử dụng vật liệu hấp phụ đã chế tạo để xử lý amoni trong nước thải bệnh viện đã qua xử lý sinh học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa để xử lý amoniac trong rác thải bệnh viện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- T N N NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ XƠ DỪA ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN LUẬN VĂN T ẠC SĨ K O ỌC Hà Nội –2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- T N N NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ XƠ DỪ ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN T ẠC SĨ K O ỌC N : PGS.TS TR N VĂN TUYÊN TS. PHẠM TH THÚY Hà Nội –2016
LỜ C M ĐO N Tôi xin cam đoan luận văn này do tôi thực hiện trong chương trình đào tạo của trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn. Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016 Người thực hiện luận văn Bùi Thị Lan Anh i
LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên - Viện Công nghệ môi trường - Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam; TS. Phạm Thị Thúy – Khoa môi trường – Trường đại học khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn em nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này. Em xin cảm ơn các thầy cô Bộ môn Công nghệ - Khoa môi trường – Trường đại học Khoa học tự nhiên đã giúp đỡ, tạo điều kiện, tận tình dạy bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho em suốt quá trình học tập và giúp em hoàn thiện luận văn này. Em xin cảm ơn các anh chị trong Viện Công nghệ môi trường – Viện hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam đã tận tình dạy bảo, trang bị kiến thức giúp em hoàn thành luận văn. Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè, người thân đã động viên tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn này. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016 Người thực hiện luận văn Bùi Thị Lan Anh ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................vi DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vii DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ viii MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................. 4 1.1 Tổng quan về tình hình ô nhiễm amoni trong nước thải bệnh viện ....................4 1.2 Giới thiệu về công nghệ xử lý nước thải bệnh viện E – Hà Nội .........................6 1.3 Một số phương pháp xử lý amoni trong nước thải ...........................................10 1.3.1 Phương pháp Clo hóa ................................................................................10 1.3.2 Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng ......................................................11 1.3.3 Phương pháp Ozon hóa với xúc tác Brommua ..........................................12 1.3.4 Phương pháp trao đổi ion ..........................................................................12 1.3.5 Phương pháp sinh học ..............................................................................13 1.3.6 Phương pháp hấp phụ ................................................................................14 1.4 Công trình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải ở thế giới và Việt Nam ...17 1.4.1 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải trên thế giới ..............17 1.4.2 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải ở Việt Nam ...............18 1.5 Hiện trạng và một số biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt Nam ...............................19 1.5.1 Hiện trạng xơ dừa ở Việt Nam ..................................................................19 1.5.2 Biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt Nam ..........................................................21 1.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giới và Việt Nam ........................................................................................................................25 1.6.1 Tổng quan về phương pháp cacbon hóa ....................................................25 1.6.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giới .......................27 iii
1.6.3 Tình hình nghiên cứu cacbon hóa ở Việt Nam ..........................................32 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 36 2.1 Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................36 2.2 Dụng cụ thí nghiệm ...........................................................................................36 2.3 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................37 2.3.1 Phương pháp tài liệu ..................................................................................37 2.3.2.Phương pháp thực nghiệm .........................................................................37 2.3.2.1 Thực nghiệm chế tạo than cacbon hóa xơ dừa....................................37 2.3.2.2 Thực nghiệm chế tạo vật liệu hấp phụ từ than cacbon hóa xơ dừa dạng viên .........................................................................................................43 2.3.2.3 Thực nghiệm hấp phụ dạng tĩnh ........................................................43 2.3.2.4 Thực nghiệm hấp phụ dạng cột ...........................................................46 2.3.3 Phương pháp phân tích ..............................................................................47 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 50 3.1 Đánh giá quá trình thực nghiệm cacbon hóa ....................................................50 3.1.1 Khảo sát sự biến đổi nhiệt độ của buồng cacbon hóa................................50 3.1.2 Khảo sát tỷ lệ hơi nước trong vật liệu thí nghiệm .....................................51 3.1.3 Khảo sát tỷ trọng đổ đống của vật liệu xơ dừa ..........................................52 3.1.4 Khảo sát độ tro hóa của xơ dừa .................................................................52 3.1.5 Khảo sát hiệu suất thu hồi sản phẩm của vật liệu khi tiến hành cacbon hóa ...............................................................................................................................53 3.2 Khảo sát lựa chọn loại than tối ưu cho quá trình hấp phụ amoni trong nước thải bệnh viện ................................................................................................................55 3.3 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ qua quá trình hấp phụ tĩnh .........................................................................................................................57 3.3.1 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của than cacbon hóa qua sự thay đổi của các dải pH .............................................................................................................57 3.3.2 Đánh giá ảnh hưởng của dung lượng hấp phụ đến quá trình xử lý amoni trong nước thải bệnh viện .....................................................................................59 iv
3.3.3 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ ....................................................................62 3.3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn: lỏng ...................................................................63 3.3.5 So sánh hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính gáo dừa ở thị trường với than cacbon hóa xơ dừa đã chế tạo ...............................................................................64 3.4 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ chế tạo từ quá trình cacbon hóa theo cột................................................................................................65 3.4.1 Hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ là 100% than cacbon hóa từ xơ dừa ...................................................................................................................66 3.4.2 Hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ dạng viên ..........................67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 70 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 74 v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học BTNMT Bộ tài nguyên môi trường COD Nhu cầu oxy hóa hóa học NH4+ Amoni QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TOC Tổng cacbon vi
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần và nguồn phát sinh nước thải bệnh viện .................................. 4 Bảng 1.2 Chất lượng nước thải một số bệnh viện khu vực phía Bắc.......................... 5 Bảng 1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu ô nhiễm tại bệnh viện E ......................... 9 Bảng 1.4 Hiệu suất thu hồi sản phẩm cacbon từ chất thải rắn nông nghiệp ……....30 Bảng 1.5 TOC của than carbon hóa từ các vật liệu khác nhau ................................. 33 Bảng 1.6 Kích thước và diện tích bề mặt riêng của than cacbon hóa ....................... 35 trên các vật liệu khác nhau ........................................................................................ 35 Bảng 2.1 Danh mục các thiết bị cần thiết cho quá trình nghiên cứu ........................ 36 Bảng 2.2 Danh mục các hóa chất cần thiết cho nghiên cứu ..................................... 36 Bảng 2.3 Hóa chất lập đường chuẩn xác định N-NH4+ theo phương pháp Nessler.. 49 Bảng 3.1 Tỉ trọng của xơ dừa.................................................................................... 52 Bảng 3.2 Độ tro hóa của xơ dừa ............................................................................... 52 Bảng 3.3 Hiệu suất thu hồi sản phẩm từ xơ dừa ở T=3000C, T= 400oC, T= 500oC . 53 Bảng 3.4 Nồng độ NH4+ sau khi điều chỉnh pH ........................................................ 57 Bảng 3.5 Các thông số xác định phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir ......... 60 Bảng 3.6 Các thông số xác định phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich ........ 62 vii
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện E .............................................................. 7 Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ ..................................................................... 18 Hình 1.3 Lò nung cacbon hoá đặt tại Viện Công nghệ môi trường và mẫu tre khô trước cabon hoá và mẫu than ....................................................................................33 Hình 1.4 Ảnh SEM của than cacbon hoá các ........................................................... 34 thành phần chất thải: a) gỗ; b) tre; c) vải; d) giấy .................................................... 34 Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm quá trình Cacbon hóa .................................................. 39 Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm ........................................................ 40 Hình 2.3 Lò nung ...................................................................................................... 40 Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm pilot ................................................ 41 Hình 2.5 Mô hình và thiết bị Jartest của quá trình thí nghiệm hấp phụ .................... 42 Hình 2.6 Sơ đồ hệ nghiên cứu thực nghiệm liên tục ................................................. 47 Hình 2.7 Phương trình đồ thị đường chuẩn amoni ................................................... 49 Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của lò cacbon hóa ........................................... 50 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ bay hơi nước của xơ dừa theo thời gian ................... 51 Hình 3.3 Đồ thị biến đổi hiệu suất thu hồi sản phẩm theo thời gian ....................... 53 ở các mức nhiệt độ khác nhau ................................................................................... 53 Hình 3.4 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 3000C ............................................... 54 Hình 3.5 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 4000C ............................................... 54 Hình 3.6 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 5000C ............................................... 55 Hình 3.7 Đồ thị dung lượng hấp phụ amoni của các loại than cacbon hóa đã chế tạo ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau ....................................................................... 56 Hình 3.8 Kích thước mao quản của than cacbon hóa xơ dừa ................................... 57 ở T= 500oC, t= 30 phút ............................................................................................. 57 Hình 3.9 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý NH4+ ............................................ 58 Hình 3.10 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ ban amoni đến hiệu suất xử lý................ 59 Hình 3.11Đường đẳng nhiệt Langmuir ..................................................................... 61 viii
Hình 3.12 Đường đẳng nhiệt Freundlich .................................................................. 62 Hình 3.13 Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất xử lý amoni ..................... 63 Hình 3.14 Ảnh hưởng của khối lượng than đến hiệu suất xử lý NH4+ ..................... 64 Hình 3.15 So sánh khả năng hấp phụ của than hoạt tính thị trường ......................... 65 và than cacbon chế tạo .............................................................................................. 65 Hình 3.16 Khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ ở mô hình dạng cột ................... 66 Hình 3.17 Khả năng hấp phụ của vật liệu dạng viên ................................................ 67 ix
MỞ ĐẦU Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm, lo ngại sâu sắc của các nhà quản lý môi trường vì chúng có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng và nguy hiểm đến đời sống con người. Hiện nay, nước thải từ một số bệnh viện, phòng khám đa khoa có chứa nhiều thành phần ô nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép, gây ô nhiễm môi trường [4]. Trong nước thải bệnh viện có một số thành phần giống như nước thải sinh hoạt, chứa lượng lớn các chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ đặc trưng bằng chỉ tiêu BOD5, các chất dinh dưỡng nito phốt pho, amoni (NH4+). Hàm lượng amoni sau khi xử lý sinh học có nồng độ đặc thù từ 20-60 mg/l [16].Tuy nhiên ở một số bệnh viện hoặc phòng khám đa khoa, cơ sở y tế do quá tải trong việc sử dụng khu vệ sinh nên hàm lượng amoni trong nước sẽ rất cao vượt quá quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về quy chuẩn nước thải bệnh viện (QCVN 28: 2010/BTNMT) [4]. Vì là yếu tố gây độc nên việc xử lý amoni trong nước thải là đối tượng rất đáng quan tâm. Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã và đang áp dụng nhiều biện pháp xử lý amoni như: Clo hóa, màng lọc, làm thoáng, trao đổi ion, phương pháp sinh học. Các phương pháp trên đều có ưu, nhược điểm và khả năng xử lý amoni khác nhau. Một trong các phương pháp xử lý amoni là hấp phụ và thường được sử dụng ở giai đoạn cuối cùng nhằm xử lý triệt để và đảm bảo tiêu chuẩn môi trường. Phương pháp này có nhược điểm là chi phí cao, vật liệu hấp phụ phải tái sử dụng để giảm chi phí.Vì vậy lựa chọn vật liệu hấp phụ có giá thành rẻ có sẵn trong tự nhiên là vô cùng cần thiết. Trong đó có phương pháp cacbon hóa từ chất thải nông lâm nghiệp như tre, gỗ, lõi ngô, xơ dừa [23] để xử lý ô nhiễm nước thải nhuộm [24], ứng dụng trong mô hình bio-toilet [25] sẽ giảm chi phí đáng kể và không cần tiến hành giải hấp. Ở Việt Nam dừa được trồng khá phổ biến đi kèm theo đó là các phế phẩm từ dừa được thải bỏ ra môi trường và gây ô nhiễm môi trường trong đó có xơ dừa. Hiện nay xơ dừa được sử dụng để làm đồ thủ công mỹ nghệ, tấm lót, phân bón trong nông nghiệp, các giá thể sinh học…Với đặc tính tối ưu của xơ dừa như vậy 1
khi sử dụng để chế tạo thành than cacbon hóa làm vật liệu hấp phụ amoni thì giá trị của nó còn tăng cao. Chất thải cacbon hóa sau khi hấp phụ amoni có thể dùng làm phân bón cải tạo đất trồng. Xuất phát từ thực tiễn trên tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ ừ để xử lý m tr c thải bệnh việ ”.  Mụ t êu đề tài: Luận văn được thực hiện nhằm chế tạo ra vật liệu hấp phụ từ xơ dừa bằng phương pháp cacbon hóa. Sau đó sử dụng vật liệu hấp phụ đã chế tạo để xử lý amoni trong nước thải bệnh viện đã qua xử lý sinh học.  Nội dung nghiên cứu Luận văn bao gồm các nội dung nghiên cứu chính sau: 1. Tổng quan về nước thải bệnh viện và các phương pháp xử lý amoni trong nước thải, giới thiệu về phương pháp hấp phụ sử dụng than cacbon hóa. 2. Thực nghiệm chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa bằng phương pháp cacbon hóa. Tiến hành nghiên cứu chế tạo ở các nhiệt độ các khác nhau 300oC, 400oC, 500oC và các khoảng thời gian khác nhau từ 10 phút đến 60 phút, xác định các tính chất của vật liệu, khảo sát dung lượng hấp phụ amoni, độ tro, chụp ảnh SEM, cấu trúc kích thước mao quản. 3. Thực nghiệm hấp phụ để xử lý amoni trong nước thải bệnh viện sau khi đã qua hệ thống xử lý sinh học bằng phương pháp hấp phụ và nghiên cứu ảnh hưởng của pH, tỷ lệ Rắn: Lỏng, thời gian đến hiệu suất xử lý amoni trong nước thải và lựa chọn loại than cacbon hóa cho quá trình xử lý. - Tiến hành thực nghiệm trên quy mô dạng cột lọc liên tục với các dải lưu lượng khác nhau từ 0,5 l/h đến 1,5 l/h để khảo sát khả năng hấp phụ amoni trong nước thải của vật liệu.  Ý ĩ và ý ĩ t ực tiễn. - Nghiên cứu chế tạo than cacbon hóa từ phế liệu nông nghiệp (xơ dừa) tuy là vật liệu không mới nhưng chưa được chú ý đến nhiều. 2
- Sản phẩm than thành phẩm thu được có những đặc trưng như xốp, có cấu trúc mao quản và chất lượng phù hợp để xử lý nước thải bệnh viện sau xử lý sinh học hiếu khí. - Về mặt kinh tế thì đây là phế liệu nông nghiệp sẵn có và tiềm năng ở Việt Nam, là một dạng vật liệu hấp phụ đặc biệt và giá thành hợp lý, phù hợp với điều kiện kinh tế ở Việt Nam  Phạm vi củ đề tài: Các thực nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm. 3
C ơ 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về tình hình ô nhiễm m tr c thải bệnh viện Nước thải bệnh viện là dung dịch thải từ các cơ sở khám, chữa bệnh. Nguồn tiếp nhận nước thải là: nước mặt, vùng nước biển ven bờ, hệ thống thoát nước, nơi mà nước thải y tế thải vào. Nước thải y tế chứa vô số loại vi trùng, virus và các mầm bệnh sinh học khác trong máu, mủ, dịch, đờm, phân của người bệnh, các loại hóa chất độc hại từ cơ thể, chế phẩm điều trị, chất phóng xạ [16]. Ngoài ra còn có các chất bẩn khoáng, hữu cơ đặc thù như chế phẩm thuốc, chất khử trùng, các dung môi hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh, các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá trình chuẩn đoán và điều trị bệnh. Thành phần và nguồn gốc phát sinh nước thải bệnh viện được thể hiện ở bảng 1.1: Bảng 1.1 Thành phần và nguồn phát sinh nước thải bệnh viện Nhóm Thành phần Nguồn phát sinh Các chất ô nhiễm Cacbonhydrat, protein, chất béo, Nước thải sinh hoạt của hữu cơ, các chất nguồn gốc động vật và thực vật, bệnh nhân, người nhà vô cơ các hợp chất nito, photpho bệnh nhân, khách vãng lai, cán bộ công nhân viên trong bệnh viện Các chất tẩy rửa Muối của các axit béo bậc cao Xưởng giặt của bệnh viện Các loại hóa chất - Formaldehyde Sử dụng trong khoa giải - Các chất quang hóa học phẫu bệnh, triệt khuẩn, - Các dung môi gồm các hợp ướp xác và dùng bảo quản chất halogen như mẫu xét nghiệm ở một số Cloroform, các thuốc mê khoa. sốc hơi như halothan, các Có trong dung dịch dùng hợp chất khác như xylem, cố định và tráng phim axeton Sử dụng trong quá trình - Các chất hóa học hỗn hợp điều trị và chuẩn đoán 4
gồm các dịch làm sạch và bệnh. khử khuẩn - Thuốc sử dụng cho bệnh nhân Các loại vi khuẩn Vi khuẩn Salmonalla, Shigella, Có trong máu, dịch đơm, virut, kí sinh Vibrio, Cholorae, coliorm, tụ cầu, phân của người mang trùng gây bệnh liên cầu, Virus đường tiêu hóa, bệnh virus bại liệt, nhiễm các loại ký sinh trùng, amip và các loại nấm (Nguồn: Bộ y tế và DTM Dự án xây dựng 2007) [16] Các hợp chất chứa nito có thể tồn tại dưới dạng hợp chất hữu cơ, nitrit, nitrat và amoni. Amoni thực ra không quá độc với cơ thể con người. Nhưng khi ra môi trường nếu hàm lượng amoni vẫn còn cao thì các vi sinh vật trong nước nhờ oxi không khí chuyển amoni thành cách nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), tích tụ trong nước mặt. Các hợp chất chứa nito trong nước có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho cơ thể người sử dụng nước.Hàm lượng một số chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải bệnh viện các tỉnh phía Bắc được đưa ra ở bảng dưới đây cho thấy mức độ nguy hại của nước thải bệnh viện: Bảng 1.2 Chất lượng nước thải một số bệnh viện khu vực phía Bắc STT Chỉ tiêu ô nhiễm Đơn vị tính Hàm lượng trung bình Tổng BV tuyến BV tuyến tỉnh trung ương 1 pHc mg/l ±7,16 ±7,02 ±6,81 2 CODc mg/l ±148,79 ±134,81 ±142,42 3 SSa mg/l 48,35 35,70 66,43 4 NH4+ (tính theo N)c mg/l ±22,44 ±27,99 ±29,44 5 NO3- (tính theo P)c mg/l ±0,15 ±0,32 ±0,53 6 PO43- (tính theo P)c mg/l ±6,57 ±6,7 ±8,37 5
7 Dầu mỡ động thực Mg/l ±2,62 ±2084 ±2,35 vậtc 8 Coliform/100mlb - ±81x104 ±93 x104 ±75 x104 a. Số liệu năm 2011 b. Số liệu năm 2012-2013, nước thải sau xử lý c. Số liệu năm 2010 -2013 (Nguồn: Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường, Kết quả quan trắc môi trường bệnh viện 2010-2013) [5] Theo Đào Ngọc Phong và các cộng sự 1998 [18] nghiên cứu về ô nhiễm môi tường và khả năng lây truyền do nước thải bệnh viện gây ra ở Hà Nội cho thấy hiện tượng tăng vượt trội ở các khu dân dư tiếp xúc với nước thải bệnh viện nhất là bệnh đường tiêu hóa. Với các đặc tính nguy hại của nước thải bệnh viện cần có những hệ thống công nghệ xử lý để loại bỏ hết các thành phần chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT [4]. 1.2 Gi i thiệu về công nghệ xử lý c thải bệnh viện E – Hà Nội Thiết bị xử lý nước thải CN-2000 được thiết kế chế tạo theo dạng tháp sinh học. Thiết bị CN-2000 có công suất 120 - 150m3/ngày đêm, được ứng dụng để xử lý các nguồn nước thải có ô nhiễm hữu cơ và Nitơ. Các thông số nước thải đầu vào: COD từ 250-300mg/l, BOD từ 100-250 mg/l, nồng độ các độc tố có hại cho các quá trình xử lý bằng vi sinh đạt mức cho phép [6]. Nguyên lý hoạt động: 6
Thu gom nước Song chắn rác Bể điều hòa Bể lắng thải đợt 1 Bể khử trùng Bể lắng đợt 2 Bể hiếu khí Ra cống thành Bể nén bùn phố, ao hồ Hình 1.1 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện E [6] Theo sơ đồ hình vẽ nước thải được thu gom từ các khoa, buồng bệnh, các bể phốt trong bệnh viện đến bể hợp khối gồm các công đoạn ngăn thu nước thải có lắp đặt song chắn rác để loại bỏ các thành phần rác, ngăn điều hòa, ngăn làm lắng sơ bộ, bể hiếu khí và ngăn thu bùn. Bể điều hòa làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng chất bẩn trong nước thải, đồng thời tại đây nước thải được trộn các chế phẩm vi sinh nhằm tăng nhanh quá trình phân hủy sơ bộ các chất hữu cơ, xử lý một phần COD, BOD. Tại đây nước thải được khuấy trộn và làm thoáng sơ bộ nhờ hệ thống sục khí. Phần nước thải sau khi đi qua hệ điều hòa được lắng sơ bộ và phần nước gạn trong bể nén bùn được chảy sang bể hiếu khí gồm 2 ngăn, tại đây hàm lượng bùn hoạt tính được duy trì lơ lửng để oxy hóa các chất bẩn, hợp chất hữu cơ thành những chất ổn định tạo thành bông cặn dễ lắng. Tại bể này thực hiện quá trình khử BOD, COD và Nito. Môi trường hiếu khí trong bể đạt được do sử dụng hệ thống sục khí nhằm duy trì hỗn hợp lỏng trong thiết bị luôn ở chế độ khuấy trộn hoàn toàn [6]. Sau khi qua xử lý tại bể hiếu khí nước thải được bơm lên thiết bị hợp khối dạng thám thiết bị xử lý có đệm vi sinh được chế tạo từ vật liệu nhựa có thông số độ rỗng > 90%., bề mặt riêng 250-300 m2/m3 [6]. Tại đây thực hiện quá trình xử lý vi sinh: 7
- Trộn khí cưỡng bức có cường độ cao bằng việc dùng không khí thổi cưỡng bức để hút và đẩy nước thải - Lọc vi sinh dòng xuôi có lớp đệm vi sinh ngập nước Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị hợp khối là 2-2,5 giờ. Khi nước thải tưới qua lớp vật liệu lọc bằng các phần tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ được hấp phụ, sinh sống và phát triển trên bề mặt đó. Vi khuẩn dính bám vào vật rắn nhờ chất galatin do chúng tiết ra và có thể di chuyển dễ dàng trong lớp chất nhày này. Đầu tiên vi khuẩn phát triển tập trung ở một khu vực sau đó chúng phát triển lan dần và phủ kín bề mặt vật liệu lọc. Các chất dinh dưỡng như muối khoáng, hợp chất hữu cơ và oxy có trong nước thải khuếch tán qua màng sinh vật và có thể vào tận lớp Xenlulose đã tích lũy phía trong cùng. Sau một thời gian, màng sinh vật được hình thành và chia thành 2 lớp: Lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí, được oxy hóa khuếch tán xâm nhập vào, lớp trong là lớp thiếu oxy. Thành phần sinh vật chủ yếu của màng vi sinh vật là vi khuản, ngoài ra còn có các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn. Sau một thời gian hoạt động màng sinh vạt dày lên, các chất khí tích tụ phía trong tăng lên và màng bị tách ra khỏi vật liệu lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên. Sự hình thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp diễn [6]. Sau đó nước thải cùng bùn hoạt hóa chuyển qua bể lắng đợt 2 (lắng lamen) để tách khỏi bùn hoạt hóa và cặn hữu cơ khác. Tại bể lắng lamen có xếp đệm làm tăng bề mặt tiếp xúc, tăng khả năng va chạm. Bể này có đường cấp hóa chất keo tụ nhằm tạo bông keo tụ nâng cao hiệu suất lắng. Phần nước trong được qua bộ phận khử trùng bằng dung dịch NaOCl hoặc Ca(OCl)2 nồng độ 3-5 mg (tính theo lượng Clo hoạt tính)/m3 nước thải. Cuối cùng nước thải được xả ra ngoài cống. Phần bùn, cặn lắng ở ngăn lắng và từng ngăn xử lý sinh học được máy bơm hồi lưu một phần bùn hoạt hóa trở lại thiết bị sinh học để đảm bảo được nồng độ xử lý còn phần bùn dư được bơm về máy nén bùn [6]. 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 8
hiện đồng thời quá trình xử lý bùn hoạt tính và bể lọc nhỏ giọt. 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. 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 [6]. Dưới đây là bảng số liệu kết quả phân tích thực hàm lượng một số chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải bệnh viện E sau khi qua hệ thống xử lý sinh học: Bảng 1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu ô nhiễm tại bệnh viện E STT Chỉ tiêu ô nhiễm Đơ vị tính Nồ độ QCVN 28:2010/BTNMT (mức B) 1 pH - 7-8 6,5-8,5 2 COD mg/l 85 100 3 SS mg/l 35 100 4 NH4+ mg/l 20-25 10 9