- NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ BẰNG PHẢN ỨNG FENTON/OZONE KẾT HỢP LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ. - Bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước, nước thải y tế, quá trình Fenton/ozone, tải nạp chất hữu cơ, thời gian tồn lưu Keywords:. - Nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm ra giải pháp hiệu quả xử lý nước thải y tế đạt tiêu chuẩn xả thải. - Trong nghiên cứu này, nước thải y tế trước tiên được xử lý qua bể phản ứng Fenton/ozone, tiếp theo qua bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước, tất cả các mô hình xử lý đều thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm. - Nước thải xử lý qua mô hình Fenton/ozone có hiệu quả loại bỏ các thành phần ô nhiễm khá cao nhưng nồng độ chất hữu cơ chưa đạt tiêu chuẩn xả thải. - Tiếp tục cho nước thải qua bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước vận hành ở thời gian lưu nước 2 giờ, tải nạp trung bình theo thể tích hoạt động của bể là 0,723 kg BOD 5 /m 3 .ngày, hiệu suất loại bỏ COD, BOD 5 , P-PO 4 3- lần lượt . - Nước thải y tế sau xử lý đạt yêu cầu xả thải theo QCVN 28:2010/BTNMT (cột A) ở tất cả các thông số ô nhiễm khảo sát.. - Nghiên cứu xử lý nước thải y tế bằng phản ứng Fenton/ozone kết hợp lọc sinh học hiếu khí. - Ngoài những chất ô nhiễm thông thường, trong nước thải y tế có thể có những chất bẩn, khoáng và hữu cơ đặc thù như các chế phẩm thuốc, các chất khử trùng, các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá trình chẩn đoán và điều trị bệnh.. - Theo qui định mỗi cơ sở y tế phải có hệ thống thu gom, xử lý nước thải đồng bộ và có hệ thống thu gom nước mưa chảy tràn tách riêng với nước thải từ các khoa, phòng. - Hệ thống thu gom nước thải phải là hệ thống ngầm hoặc có nắp đậy. - Hệ thống xử lý nước thải phải có bể thu gom bùn và nước thải trước khi thải ra môi trường đáp ứng các yêu cầu theo QCVN 28:2010/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế. - Theo Nguyễn Xuân Nguyên và Phạm Hồng Hải (2004), các bệnh viện cấp huyện với quy mô 50 - 100 giường bệnh được xây dựng chủ yếu ở các thị trấn với điều kiện trang bị kém nên nhiều cơ sở y tế chưa lựa chọn được loại hình công nghệ xử lý nước thải phù hợp. - Nếu không được thu gom, xử lý đảm bảo các quy chuẩn hiện hành, nước thải y tế có nguy cơ gây ô nhiễm, suy thoái các nguồn nước tiếp nhận, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường đất và có thể phát tán các dịch bệnh trong cộng đồng.. - Ở nước ta, nước thải y tế từ các bệnh viện, trạm y tế chủ yếu được xử lý hai cấp - xử lý sơ bộ và xử lý qua bể lọc sinh học nhỏ giọt, bể bùn hoạt tính, quy trình AAO hoặc nguyên lý hợp khối. - Tuy nhiên, các hệ thống xử lý này vẫn chưa đáp ứng quy chuẩn môi trường hiện hành (Nguyễn Thanh Hà, 2015). - Nghiên cứu thử nghiệm của Umadevi (2015) sử dụng qui trình Fenton để xử lý nước thải y tế cho hiệu quả loại bỏ COD khoảng 89,87%. - Tuy nhiên, theo Trần Mạnh Trí và Trần Mạnh Trung (2006), quá trình Fenton sử dụng rất nhiều hóa chất làm cho chi phí xử lý cao, do đó để giảm chi phí xử lý có thể chọn quá trình Fenton làm bước tiền xử lý để giảm độc tính và tiêu diệt các mầm bệnh trong nước thải y tế, sau đó nước thải sẽ được tiến hành xử lý sinh học.. - Nước thải sau khi xử lý sơ cấp sẽ được tiếp tục xử lý bằng qui trình sinh học tăng trưởng lơ lửng hoặc tăng trưởng bám dính, trong đó qui trình sinh học tăng trưởng bám dính có ưu điểm hơn do hệ vi khuẩn trong màng sinh học thường có hoạt tính cao hơn vi khuẩn trong bùn hoạt tính giúp tăng hiệu quả xử lý nước thải (Nguyễn Văn Phước, 2007).. - Nghiên cứu này được tiến hành trên cơ sở kế thừa các nguyên lý xử lý trên nhằm tìm ra giải pháp xử lý nước thải y tế để áp dụng cho các cơ sở y tế tuyến huyện. - Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp các thông số cần thiết để thiết kế hệ thống xử lý nước thải y tế đạt tiêu chuẩn xả thải ra nguồn tiếp nhận.. - Các mô hình thí nghiệm được bố trí tại phòng Xử lý nước thuộc Bộ môn Kỹ thuật Môi trường - Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên - Trường Đại học Cần Thơ.. - Đối tượng nghiên cứu là nước thải của Bệnh viện Đa khoa huyện Châu Thành - tỉnh Hậu Giang. - Để xác định nồng độ một số chất ô nhiễm chủ yếu nhằm định hướng cho các thí nghiệm, nước thải được lấy từ cống thu gom nước thải trong khoảng từ 7 giờ sáng đến 11 giờ trưa (thời gian diễn ra nhiều nhất các hoạt động khám chữa bệnh) theo kiểu lấy mẫu tổ hợp theo tỉ lệ lưu lượng, mẫu được lấy trong 3 ngày liên tiếp để kiểm tra.. - Nước thải dùng để vận hành các mô hình được lấy theo kiểu lấy mẫu độc lập vào lúc 9 giờ sáng của những ngày tiến hành thí nghiệm.. - 100.000 Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng các thiết bị phụ trợ khác để vận hành các mô hình như máy thổi khí cung cấp oxy, bình Mariotte để cung cấp nước thải ở lưu lượng ổn định.. - Bước 1: Xác định thành phần, tính chất ô nhiễm của nước thải thí nghiệm trong 3 ngày liên tiếp để định hướng cho các thí nghiệm.. - Bước 2: Vận hành mô hình bể phản ứng Fenton/ozone để xử lý nước thải bệnh viện với thời gian phản ứng và tỉ lệ H 2 O 2 : Fe 2+ đã được xác định trong nghiên cứu của cùng nhóm tác giả (Lê Hoàng Việt và ctv., 2018). - Thí nghiệm được tiến hành 3 lần lặp lại trong 3 ngày, mẫu nước thải đầu vào và ra được thu thập và phân tích các thông số ô nhiễm nhằm đánh giá hiệu quả xử lý của phản ứng Fenton/ozone.. - Do nước thải được thu thập hàng ngày phục vụ thí nghiệm nên cần tiến hành hạ. - Bước 3: Tiến hành xử lý nước thải y tế sau quá trình xử lý Fenton/ozone bằng bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước.. - Giai đoạn tạo thích nghi: song song với việc tiến hành thí nghiệm Fenton/ozone ở bước 2, bắt đầu vận hành bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước để tạo màng sinh học trên các giá thể bằng nước thải sinh hoạt. - Khi màng đã hình thành (sờ tay lên giá thể có cảm giác nhờn) tiếp tục tiến hành quá trình thích nghi màng sinh học với nước thải sau xử lý Fenton/ozone bằng cách pha nước thải sinh hoạt với nước thải sau xử lý bằng Fenton/ozone theo tỉ lệ tăng dần. - Đầu tiên pha với tỉ lệ 70% nước thải sinh hoạt và 30% nước thải đã xử lý ở bể Fenton/ozone, tiếp theo là 50% nước thải sinh hoạt và 50% nước thải đầu ra bể phản ứng Fenton/ ozone, và 70% nước thải đầu ra bể phản ứng Fenton/ozone và 30% nước thải sinh hoạt vào bể lọc sinh học để tạo thích nghi. - Cuối cùng là dùng 100% nước thải đầu ra bể phản ứng Fenton/ozone để cho vào bể lọc sinh học. - Nước thải trước và sau xử lý được phân tích các thông số ô nhiễm để đánh giá hiệu quả xử lý cũng như so sánh yêu cầu xả thải. - Nếu nước thải sau xử lý đạt QVCN 28:2010/BTNMT (cột A) sẽ tiến hành thí nghiệm tiếp với thời gian tồn lưu ngắn hơn, nếu không đạt sẽ tiến hành thí nghiệm với thời gian tồn lưu cao hơn.. - Hình 4: Sơ đồ thí nghiệm xử lý nước thải bằng bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước 2.4 Phương pháp và phương tiện phân tích. - thêm vào đó thông số DO được đo đạc để theo dõi việc cấp khí cho quá trình xử lý sinh học.. - 2.5 Phương pháp xử lý số liệu. - Các số liệu thu thập và kết quả phân tích được tổng hợp và xử lý thống kê T-test (5%) bằng phần mềm MS Excel 2007.. - 3.1 Thành phần và tính chất nước thải y tế thí nghiệm. - Nước thải thí nghiệm về mặt cảm quan có ít cặn lơ lửng, rất ít dầu mỡ, màu trắng đục và không có. - Kết quả phân tích các thông số ô nhiễm của mẫu nước thải y tế trong 3 ngày liên tiếp được trình bày trong Bảng 3.. - Nếu áp dụng xử lý Fenton/ozone cần phải hạ pH 3 để tạo môi trường thích hợp cho phản ứng Fenton/ozone (Umadevi, 2015).. - Bảng 3: Thành phần, tính chất nước thải y tế thí nghiệm. - 0,5 có thể ảnh hưởng đến công đoạn xử lý sinh học (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016). - tỉ lệ này đảm bảo trong nước thải có đủ dưỡng chất cho quá trình xử lý sinh học phía sau. - Với những đặc tính trên nước thải y tế cần phải. - được xử lý sơ bộ trước khi đưa vào công đoạn xử lý sinh học. - Đầu tiên phải hạ pH nước thải xuống tương đương 3 để tạo môi trường phản ứng thích hợp cho công đoạn Fenton/ozone. - 3.2.1 Thí nghiệm xử lý bằng mô hình Fenton/. - Nước thải trước và sau khi xử lý qua mô hình Fenton/ozone được tiến hành đo pH, DO và phân tích các thông số SS, BOD 5 , COD, N-NO 3. - Kết quả cho thấy các thông số ô nhiễm của nước thải thí nghiệm đều giảm sau khi xử lý bằng quá trình Fenton/ozone (Hình 5, 6).. - Hình 5: Các thông số ô nhiễm hữu cơ trước và sau xử lý bằng quá trình Fenton/ozone (Kết quả trình bày là số liệu trung bình ± độ lệch chuẩn st.d). - Hàm lượng SS trước xử lý cao từ mg/L giảm còn mg/L (hiệu suất xấp xỉ 70%) do một phần SS bị oxy hóa bởi quá trình Fenton/ozone, còn lại do trong quá trình kết tủa Fe (III) kéo theo chất rắn lơ lửng xuống. - Nồng độ SS sau xử lý đủ điều kiện để đưa vào bể lọc sinh học phía sau (SS <. - Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sau xử lý giảm do gốc HOꞏ đã oxy hóa các chất hữu cơ;. - Giá trị BOD 5 sau quá trình Fenton/ozone giảm từ mg/L xuống còn mg/L, hiệu suất xử lý là 61,1%. - Mặc dù có hiệu suất xử lý khá cao nhưng hàm lượng chất hữu cơ còn lại trong nước thải sau khi xử lý bằng phản ứng Fenton/ozone cao hơn yêu cầu cho phép xả thải ra nguồn tiếp nhận cần được tiếp tục xử lý.. - Hình 6: Nồng độ dưỡng chất trước và sau xử lý bằng quá trình Fenton/ozone (Kết quả trình bày là số liệu trung bình ± độ lệch chuẩn st.d). - Nồng độ P-PO 4 3- trước khi xử lý là mg/L, sau khi xử lý còn mg/L, hiệu suất loại bỏ đạt 92,6%. - Xử lý nước bằng quá trình Fenton/ozone có sự xuất hiện của tủa Fe 3. - Sau xử lý tỉ số BOD 5 /COD của nước thải tăng lên 0,62 do những chất hữu cơ cao phân tử khó phân hủy sinh học đã bị oxy hóa và bị cắt ngắn mạch thành những chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, tạo thuận lợi cho công đoạn xử lý sinh học tiếp theo. - Tỷ lệ BOD 5 : N : P sau xử lý bằng quá trình Fenton/. - ozone là xấp xỉ nên nước thải vẫn còn đủ dưỡng chất để đưa vào công đoạn xử lý sinh học tiếp theo.. - Tổng Coliforms trước xử lý là MPN/100 mL, sau quá trình xử lý không phát hiện Coliforms là do trong điều kiện xử lý với pH = 3 đã làm bất hoạt Coliforms (Aziz et al., 2013). - 3.2.2 Xử lý nước thải sau Fenton/ozone bằng bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước. - Với nồng độ ô nhiễm nước thải y tế ở mức trung bình, sau khi xử lý Fenton/ozone nước thải có nồng độ BOD 5 khá thấp, do đó thời gian lưu để vận hành bể lọc sinh học hiếu khí tạm thời chọn là 2 giờ để khảo sát khả năng xử lý. - Trường hợp nồng độ ô nhiễm trong nước thải sau xử lý còn cao sẽ tăng thời gian lưu nước của thí nghiệm.. - Trước khi tiến hành các thí nghiệm, bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước đã được tạo thích nghi với việc vận hành bằng nước thải sau xử lý bằng quá trình Fenton/ozone. - Ngày Nồng độ COD (mg/L) Hiệu suất xử lý. - Cột A QCVN 28:2010/ BTNMT (mg/L) Trước khi xử lý Sau khi xử lý. - Hình 7: Nồng độ ô nhiễm hữu cơ trong nước thải trước và sau xử lý bằng bể lọc sinh học (Kết quả trình bày là số liệu trung bình ± độ lệch chuẩn st.d). - Giá trị pH của nước thải đầu vào là 7,5 thích hợp thể diễn ra quá trình khử N-NO 3. - quá trình này trả lại alkalinity cho nước thải làm pH đầu ra tăng nhẹ.. - Fenton/ozone khoảng mg/L và sau bể lọc sinh học giảm còn mg/L tương đương với hiệu suất xử lý đạt . - bỏ chất hữu cơ thấp do vận tốc phản ứng phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ mà nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sau xử lý Fenton/ozone loãng. - Hình 8: Nồng độ dưỡng chất trong nước thải trước và sau xử lý bằng bể lọc sinh học (Kết quả trình bày là số liệu trung bình ± độ lệch chuẩn st.d). - Nồng độ N-NO 3 - trong nước thải sau xử lý Fenton/ozone thấp, nằm trong khoảng mg/L, sau khi xử lý ở bể lọc sinh học tăng nhẹ đạt mg/L. - Hàm lượng N-NO 3 - tăng do trong quá trình xử lý sinh học, nitrogen trong các hợp chất hữu cơ bị chuyển hóa thành N-NH 3 , sau đó N-NH 3. - Nồng độ N-NO 3 - sau xử lý nằm trong khoảng cho phép xả thải của QCVN 28:2010/BTNMT (cột A).. - Nồng độ N-NH 3 trong nước thải sau xử lý Fenton/ozone là mg/L và sau xử lý sinh học là mg/L. - Nồng độ N-NH 3 sau xử lý sinh học nằm trong khoảng cho phép của QCVN 28:2010/BTNMT (cột A). - N-NH 3 trong nước thải giảm một phần là do vi khuẩn sử dụng để đồng hóa các tế bào vi khuẩn, một phần được chuyển hóa thành N-NO 3. - Nồng độ P-PO 4 3- trong nước thải sau xử lý Fenton/ozone là 1,0 ± 0,3 mg/L và sau xử lý sinh. - Trong quá trình xử lý nước, P-PO 4 3- không chỉ được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp, duy trì và vận chuyển năng lượng mà. - P-PO 4 3- sau xử lý nằm trong khoảng cho phép của QCVN 28:2010/. - Dựa vào nồng độ nước thải đầu vào của mô hình bể lọc sinh học, các thông số vận hành mô hình này ở thời gian lưu nước 2 giờ được tính toán như Bảng 6.. - ozone kết hợp với bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước có thể ứng dụng cho xử lý nước thải y tế với nước thải đầu ra đạt QCVN 28:2010/. - Nước thải cần được điều chỉnh pH về giá trị tương đương 3 để phù hợp với công đoạn xử lý Fenton/ozone. - Sau đó cần điều chỉnh pH nước thải về 7,5 trước khi đưa vào bể lọc sinh học hiếu khí nền ngập nước. - Nước thải sau xử lý Fenton/ozone vẫn còn đủ dưỡng chất cung cấp cho hoạt động của vi sinh vật hiếu khí trong công đoạn xử lý sinh học tiếp theo.. - Các thông số ô nhiễm khảo sát của nước thải sau xử lý đều đạt yêu cầu xả thải theo QCVN 28:2010/BTNMT (cột A).. - Có thể tiến hành thêm một số thử nghiệm xử lý nước thải bệnh viện kết hợp qui trình Fenton/ozone và các công đoạn xử lý sinh học hiếu khí như sinh học tăng trưởng lơ lửng, AAO…. - Khảo sát các thông số vận hành của phản ứng Fenton/ozone trong xử lý nước thải y tế. - Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải (tập 1). - Hướng dẫn áp dụng công nghệ xử lý nước thải y tế. - Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. - Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện. - Các quá trình oxi hóa nâng cao trong xử lý nước và nước thải - Cơ sở khoa học và ứng dụng