Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Công tác bảo vệ môi trường trong lĩnh vực y tế là một thách thức lớn tại các quốc gia đang phát triển. Theo thống kê được tác giả trích dẫn, tính đến năm 2012, Việt Nam có khoảng 1.186 bệnh viện và hơn 12.569 cơ sở khám chữa bệnh với tổng quy mô 187.843 giường bệnh. Mặc dù các quy định pháp luật về quản lý chất thải y tế đã được ban hành từ năm 1997, thực trạng xả thải chưa qua xử lý đạt quy chuẩn vẫn diễn ra phổ biến. Nước thải bệnh viện có tính chất phức tạp, chứa nhiều mầm bệnh truyền nhiễm, vi khuẩn kháng thuốc, hóa chất xét nghiệm, kim loại nặng độc hại và dược phẩm dư thừa, có khả năng làm mất cân bằng hệ sinh thái vi sinh tự nhiên và đe dọa trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng.

Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng (tọa lạc tại phường Tân Giang, thành phố Cao Bằng) là cơ sở y tế công lập hạng II, có tổng diện tích mặt bằng 33.462 m² và quy mô 500 giường bệnh. Hằng ngày, bệnh viện tiếp nhận khám từ 150 đến 300 lượt bệnh nhân, số lượng bệnh nhân nội trú mới từ 20 đến 50 người, dẫn đến phát sinh lượng nước thải y tế và sinh hoạt tương đối lớn. Xuất phát từ thực tế đó, tác giả Lương Thị Thủy đã thực hiện đề tài nhằm đánh giá đúng thực trạng thu gom, xử lý nước thải và mức độ tác động của nguồn thải này tới môi trường nước mặt tại địa phương.

Khóa luận xác định rõ 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

  1. Tìm hiểu tổng quan về Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng.
  2. Đánh giá ảnh hưởng của nước thải bệnh viện đến môi trường xung quanh.
  3. Đánh giá hiện trạng nước thải của Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng.
  4. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý nước thải.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh từ các hoạt động y tế và sinh hoạt của Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng.
  • Phạm vi không gian: Khuôn viên Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng và khu vực sông Bằng Giang tiếp nhận nước xả thải.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài tiến hành thu thập số liệu và quan trắc thực địa từ ngày 15 tháng 01 năm 2014 đến ngày 30 tháng 04 năm 2014 tại Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Cao Bằng và Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập hệ thống cơ sở lý luận dựa trên các khái niệm môi trường, ô nhiễm môi trường nước theo Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam và định nghĩa của Hiến chương châu Âu về nước. Tác giả phân loại nước thải theo nguồn gốc phát sinh (nước thải sinh hoạt, công nghiệp, thấm qua, tự nhiên và đô thị), đồng thời phân tích tính chất lý - hóa - sinh và độc tính của các thông số ô nhiễm chính như pH, nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD₅), tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và vi khuẩn Coliform.

Hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật được sử dụng làm căn cứ đối chiếu gồm:

  • Luật Bảo vệ môi trường năm 2005.
  • Luật Tài nguyên nước năm 2012.
  • Nghị định số 149/2004/NĐ-CP và Thông tư số 02/2005/TT-BTNMT quy định về cấp phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên nước và xả thải vào nguồn nước.
  • Nghị định số 34/2005/NĐ-CP và Nghị định số 179/2013/NĐ-CP về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực tài nguyên nước và bảo vệ môi trường.
  • Quyết định số 153/2006/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển hệ thống Y tế Việt Nam giai đoạn 2010, tầm nhìn 2020.
  • Quyết định số 81/2006/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020.
  • QCVN 28:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế (áp dụng giá trị giới hạn Cột B).
  • QCVN 08:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (áp dụng giá trị giới hạn Cột A2).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và thu thập số liệu được tác giả triển khai bao gồm:

  • Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Thu thập tài liệu, báo cáo môi trường từ Chi cục Bảo vệ Môi trường tỉnh Cao Bằng, Báo cáo đánh giá tác động môi trường và báo cáo tổng kết của Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng.
  • Phương pháp lấy mẫu: Thu mẫu nước thải tại cống xả chung của bệnh viện và mẫu nước mặt sông Bằng Giang tại điểm tiếp nhận theo đúng Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN).
  • Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Toàn bộ mẫu được bảo quản và phân tích tại Khoa Môi trường và Viện Khoa học Sự sống – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên với các kỹ thuật:
    • Đo pH bằng máy đo đa chỉ tiêu cầm tay.
    • Xác định TSS bằng phương pháp khối lượng.
    • Xác định BOD₅ bằng phương pháp pha loãng có cấy bổ sung theo TCVN 6001-1:2008.
    • Xác định COD bằng phương pháp chuẩn độ pemanganat (KMnO₄).
    • Xác định vi khuẩn Coliform theo TCVN 6187-2:1996.
  • Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu: Thống kê, xử lý dữ liệu thực nghiệm trên phần mềm Microsoft Excel và so sánh trực tiếp với các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả nêu rõ tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh hạ tầng xử lý chất thải y tế tại Việt Nam còn nhiều hạn chế. Phần này xác định 4 mục tiêu nghiên cứu, 3 yêu cầu khoa học (tính trung thực, độ chính xác của phân tích, tính khả thi của giải pháp) và làm rõ ý nghĩa học thuật lẫn thực tiễn trong công tác quản lý môi trường y tế địa phương.

Phần 2: Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Chương này tổng thuật toàn diện về tài nguyên nước trên thế giới, Việt Nam và địa bàn tỉnh Cao Bằng (hệ thống sông suối dài 3.175 km, mật độ 0,47 km/km²; tổng lượng nước thải đô thị 8.932 m³/ngày, nước thải y tế khoảng 340 m³/ngày). Tác giả phân tích đặc trưng nước thải y tế với 80% là nước thải sinh hoạt thông thường và 20% là chất thải nguy hại chứa mầm bệnh, máu, hóa chất. Chương cũng tổng hợp 4 nhóm công nghệ xử lý nước thải y tế hiện nay:

  1. Công nghệ truyền thống (bể tự hoại, bể lắng kết hợp lọc sinh học hoặc bùn hoạt tính và khử trùng).
  2. Công nghệ hợp khối mô-đun (aerolift-aerotank như hệ thống công nghệ 2000, V69).
  3. Công nghệ sinh thái (bể tự hoại, bể lắng kết hợp hồ sinh học hoặc bãi lọc ngập nước).
  4. Công nghệ tiên tiến (bể phản ứng sinh học gián đoạn theo mẻ SBR, công nghệ AAO, khử trùng bằng ozon).

Ngoài ra, tác giả đưa ra số liệu tham khảo từ Bệnh viện Y học Cổ truyền tỉnh Cao Bằng (lưu lượng 8 m³/ngày đêm, chỉ tiêu COD đạt 120 mg/l vượt chuẩn 1,2 lần, BOD₅ đạt 78,6 mg/l vượt chuẩn 1,44 lần).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương trình bày chi tiết đối tượng nghiên cứu là nước thải Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng trong giai đoạn thực tập từ 15/01/2014 đến 30/04/2014. Tác giả mô tả chi tiết các bước thu thập tài liệu thứ cấp, quy trình lấy mẫu đại diện tại cống xả, quy trình phân tích 5 thông số ô nhiễm chính (pH, TSS, BOD₅, COD, Coliform) tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và phương pháp xử lý số liệu trên phần mềm Excel.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này tập trung trình bày các dữ liệu thực tế và kết quả quan trắc:

  • Cơ cấu và quy mô bệnh viện: Bệnh viện có 500 giường bệnh, 349 cán bộ y bác sĩ, gồm 26 khoa/phòng (5 phòng chức năng, 5 khoa cận lâm sàng, 16 khoa lâm sàng), tiếp nhận bình quân 8.000 bệnh nhân/tháng.
  • Phát sinh chất thải rắn: Rác thải sinh hoạt phát sinh trung bình 333,3 kg/ngày (thu gom 1 lần/ngày). Chất thải y tế nguy hại phát sinh trung bình 0,11 kg/giường/ngày, tương đương 36,3 kg/ngày trên toàn viện (khoa Sản phát sinh nhiều nhất với 10,0 kg/ngày, tiếp đến là phòng mổ 6,3 kg/ngày, phòng khám 2,6 kg/ngày). Lò đốt rác y tế vận hành 4 lần/tháng, xử lý 150–270 kg/mẻ.
  • Lưu lượng nước thải: Tổng lưu lượng nước thải phát sinh là 120 m³/ngày đêm, trong đó nước thải sinh hoạt chiếm 80 m³/ngày đêm (66,67%), khoa chống nhiễm khuẩn 20 m³/ngày đêm (16,67%), phòng mổ 15 m³/ngày đêm (12,5%) và khu khám chữa bệnh 5 m³/ngày đêm (4,17%).
  • Hệ thống xử lý hiện hữu: Năm 2005, bệnh viện được đầu tư trạm xử lý nước thải sinh học hợp khối công suất 300 m³/ngày đêm với tuyến cống thu gom dài 1.100 m. Sơ đồ công nghệ: Song chắn rác $\rightarrow$ Bể điều hòa (sục khí) $\rightarrow$ Bể lắng 1 $\rightarrow$ Bể Aerotank $\rightarrow$ Bể lắng 2 $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Xả ra nguồn tiếp nhận; bùn lắng được đưa qua bể nén bùn và sân phơi bùn để làm phân bón.
  • Đánh giá chất lượng nước thải: Kết quả quan trắc qua 2 đợt cho thấy hệ thống xử lý tốt các chỉ tiêu hữu cơ và cặn lơ lửng, nhưng chưa kiểm soát triệt để vi sinh vật:
    • Đợt 1: pH = 8,68 (vượt chuẩn 1,02 lần); BOD₅ = 13,9 mg/l; COD = 31 mg/l; TSS = 12 mg/l; Coliform = 2.900 MPN/100ml.
    • Đợt 2: pH = 8,02; BOD₅ = 16,1 mg/l; COD = 20,5 mg/l; TSS = 18,2 mg/l; Coliform = 9.000 MPN/100ml (vượt chuẩn 1,8 lần).
    • Trung bình 2 đợt: pH = 8,35; COD = 25,5 mg/l; BOD₅ = 15 mg/l; TSS = 15,1 mg/l; Coliform = 5.950 MPN/100ml (vượt 1,19 lần so với giới hạn Cột B QCVN 28:2010/BTNMT).
  • Tác động đến nguồn tiếp nhận: Mẫu nước mặt sông Bằng Giang sau điểm xả thải có các chỉ tiêu: pH = 8,39; TSS = 10 mg/l; COD = 13 mg/l; BOD₅ = 4,8 mg/l; Coliform = 710 MPN/100ml. Tất cả đều đạt quy chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT (Cột A2).
  • Giải pháp đề xuất: Nâng cao năng lực quản lý môi trường, đồng thời giới thiệu các giải pháp kỹ thuật bổ trợ như mô hình DEWATS (xử lý kỵ khí BR/AF, hiếu khí và hồ chỉ thị khử trùng quang học), tối ưu hóa hệ thống hợp khối bằng lắng lamen kết hợp chất keo tụ PACN-95 và chế phẩm vi sinh DW-97-H, ứng dụng bể lọc sinh học và phương pháp hóa sinh.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các phát hiện cốt lõi về lưu lượng phát sinh, hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm của hệ thống hiện tại và đề xuất 8 nhóm kiến nghị đối với Ban giám đốc bệnh viện cùng các cơ quan chức năng tỉnh Cao Bằng nhằm nâng cấp công đoạn khử trùng và giám sát xả thải định kỳ.

Kết quả và đóng góp

Số liệu quan trắc thực nghiệm

Chất lượng nước thải sau xử lý của Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng và chất lượng nước mặt nguồn tiếp nhận được tổng hợp chi tiết qua các bảng số liệu dưới đây:

STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả đợt 1 Kết quả đợt 2 Giá trị trung bình QCVN 28:2010/BTNMT (Cột B) Đánh giá so với quy chuẩn
1 pH - 8,68 8,02 8,35 6,5 – 8,5 Đạt chuẩn (đợt 1 vượt nhẹ 1,02 lần)
2 COD mg/l 31,0 20,5 25,5 100 Đạt chuẩn (thấp hơn 3,9 lần)
3 BOD₅ mg/l 13,9 16,1 15,0 50 Đạt chuẩn (thấp hơn 3,3 lần)
4 TSS mg/l 12,0 18,2 15,1 100 Đạt chuẩn (thấp hơn 6,6 lần)
5 Coliform MPN/100ml 2.900 9.000 5.950 5.000 Vượt chuẩn 1,19 lần (đợt 2 vượt 1,8 lần)

Bảng: Kết quả phân tích chất lượng nước thải sau xử lý của bệnh viện qua 2 đợt quan trắc

STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả phân tích QCVN 08:2008/BTNMT (Cột A2) Đánh giá so với quy chuẩn
1 pH - 8,39 6,0 – 8,5 Đạt chuẩn
2 TSS mg/l 10,0 30 Đạt chuẩn (thấp hơn 3,0 lần)
3 COD mg/l 13,0 15 Đạt chuẩn (thấp hơn 1,15 lần)
4 BOD₅ mg/l 4,8 6 Đạt chuẩn (thấp hơn 1,25 lần)
5 Coliform MPN/100ml 710 5.000 Đạt chuẩn (thấp hơn 7,04 lần)

Bảng: Kết quả phân tích chất lượng nước sông Bằng Giang sau điểm xả thải

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

Về mặt quản lý, tác giả đề xuất:

  • Tăng cường tuyên truyền, nâng cao trách nhiệm của cán bộ, nhân viên y tế trong việc phân loại rác và xả thải.
  • Củng cố đội ngũ cán bộ chuyên trách có trình độ chuyên môn về kỹ thuật môi trường.
  • Thiết lập quy trình kiểm tra định kỳ, bảo dưỡng hệ thống máy móc, thiết bị thổi khí và bơm bùn.
  • Phối hợp với cơ quan chuyên trách thực hiện các đợt thanh tra, kiểm tra đột xuất quy trình vận hành và quan trắc định kỳ.

Về mặt kỹ thuật, tác giả đề xuất các giải pháp nâng cấp:

  • Cải tạo và hoàn thiện công đoạn khử trùng của trạm xử lý hiện hữu nhằm đảm bảo tiêu diệt triệt để vi khuẩn Coliform trước khi thải ra môi trường.
  • Ứng dụng công nghệ xử lý nước thải phân tán DEWATS gồm 4 bậc (lắng sơ bộ, phản ứng kỵ khí BR/AF, xử lý hiếu khí và hồ chỉ thị khử trùng bằng ánh sáng mặt trời).
  • Tối ưu hóa thiết bị hợp khối bằng việc lắp đặt vách lắng lamen tấm mỏng để tăng diện tích lắng và bổ sung hóa chất keo tụ PACN-95, chế phẩm vi sinh DW-97-H.

Đóng góp của đề tài

Công trình cung cấp bộ số liệu thực nghiệm đầy đủ về hiện trạng xử lý nước thải và chất thải rắn y tế tại bệnh viện đa khoa tuyến tỉnh lớn nhất Cao Bằng sau gần 10 năm đưa trạm xử lý hợp khối (lắp đặt từ năm 2005) vào vận hành. Nghiên cứu chỉ ra rằng mặc dù hệ thống vận hành dưới công suất thiết kế (120/300 m³/ngày đêm) và xử lý tốt các chỉ tiêu hữu cơ, khâu khử trùng vi sinh vẫn là điểm yếu kỹ thuật cần được khắc phục.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu được thực hiện trong khung thời gian ngắn (từ tháng 01/2014 đến tháng 04/2014) với số lượng đợt lấy mẫu phân tích còn ít (02 đợt đối với nước thải bệnh viện và 01 đợt đối với nước sông Bằng Giang). Các thông số phân tích mới chỉ dừng lại ở 5 chỉ tiêu cơ bản (pH, BOD₅, COD, TSS, Coliform), chưa mở rộng kiểm tra các chỉ tiêu đặc thù trong nước thải y tế như kim loại nặng (Pb, Hg, Cd, As), dư lượng kháng sinh, chất phóng xạ y tế hay nồng độ clo dư sau khử trùng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần mở rộng tần suất quan trắc theo các mùa trong năm để đánh giá biến động tải lượng ô nhiễm; tiến hành đo đạc các hợp chất dược phẩm khó phân hủy và kim loại nặng tích tụ trong bùn thải; tính toán thiết kế chi tiết giải pháp cải tiến bể khử trùng hoặc bổ sung liều lượng hóa chất khử trùng phù hợp với thực tế vận hành trạm.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tư liệu thực tế hữu ích cho sinh viên, giảng viên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Quản lý Môi trường khi nghiên cứu về công nghệ xử lý nước thải y tế tại vùng trung du miền núi phía Bắc. Nội dung đề tài cung cấp phương pháp luận khảo sát nguồn thải y tế theo từng chuyên khoa lâm sàng và cận lâm sàng, sơ đồ công nghệ trạm xử lý hợp khối 300 m³/ngày đêm, cùng dữ liệu đối chiếu thực tế giữa nước thải sau xử lý và chất lượng nguồn tiếp nhận tự nhiên.

Câu hỏi thường gặp

1. Lưu lượng nước thải phát sinh tại Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng là bao nhiêu và phân bổ theo các nguồn như thế nào? Tổng lượng nước thải phát sinh của bệnh viện là 120 m³/ngày đêm. Trong đó, nước thải sinh hoạt chiếm tỷ trọng lớn nhất với 80 m³/ngày đêm (66,67%), tiếp đến là nước thải từ khoa chống nhiễm khuẩn với 20 m³/ngày đêm (16,67%), nước thải phòng mổ là 15 m³/ngày đêm (12,5%) và khu khám chữa bệnh là 5 m³/ngày đêm (4,17%).

2. Công nghệ xử lý nước thải tại Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng hoạt động theo quy trình nào? Hệ thống xử lý nước thải của bệnh viện là công nghệ hợp khối sinh học có đệm vi sinh với công suất thiết kế 300 m³/ngày đêm (xây dựng năm 2005). Quy trình gồm các công đoạn: Nước thải qua song chắn rác $\rightarrow$ Bể điều hòa (có hệ thống thổi khí chống lắng cặn) $\rightarrow$ Bể lắng 1 $\rightarrow$ Bể sinh học hiếu khí Aerotank $\rightarrow$ Bể lắng 2 (tách bùn hoạt tính) $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Xả ra sông Bằng Giang. Bùn thải được chuyển về bể nén bùn và đưa ra sân phơi bùn để tận dụng làm phân bón.

3. Chỉ tiêu phân tích nào trong nước thải sau xử lý chưa đạt quy chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT? Chỉ tiêu vi sinh Coliform là thông số duy nhất không đạt quy chuẩn Cột B trong tính toán trung bình. Cụ thể, ở đợt quan trắc thứ hai, Coliform đạt 9.000 MPN/100ml (vượt chuẩn 1,8 lần). Giá trị trung bình cả hai đợt là 5.950 MPN/100ml, vượt 1,19 lần so với ngưỡng cho phép của QCVN 28:2010/BTNMT (5.000 MPN/100ml). Các chỉ tiêu COD (25,5 mg/l), BOD₅ (15,0 mg/l) và TSS (15,1 mg/l) đều đạt chuẩn.

4. Khối lượng chất thải y tế nguy hại phát sinh tại bệnh viện là bao nhiêu và tập trung nhiều nhất ở khoa nào? Lượng chất thải y tế nguy hại phát sinh trung bình là 0,11 kg/giường/ngày, tương đương tổng khối lượng 36,3 kg/ngày trên toàn viện. Khoa Sản phát sinh lượng chất thải nguy hại lớn nhất với 10,0 kg/ngày, tiếp theo là Phòng mổ (6,3 kg/ngày) và Phòng khám (2,6 kg/ngày). Rác nguy hại được thu gom về khu lò đốt của bệnh viện và đốt định kỳ 4 lần/tháng (150–270 kg/mẻ).

5. Nước thải sau xử lý của bệnh viện có gây ô nhiễm nguồn tiếp nhận là sông Bằng Giang không? Kết quả quan trắc nước mặt sông Bằng Giang sau điểm xả thải cho thấy toàn bộ các chỉ tiêu đều nằm trong ngưỡng an toàn của QCVN 08:2008/BTNMT (Cột A2), với pH = 8,39; TSS = 10 mg/l; COD = 13 mg/l; BOD₅ = 4,8 mg/l; Coliform = 710 MPN/100ml. Điều này phản ánh nước thải bệnh viện sau khi xả vào nguồn tiếp nhận chưa làm suy thoái chất lượng nước sông Bằng Giang tại thời điểm nghiên cứu.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Lương Thị Thủy đã phản ánh chi tiết hiện trạng phát sinh và hiệu quả xử lý nước thải tại Bệnh viện Đa khoa tỉnh Cao Bằng năm 2014. Kết quả quan trắc thực nghiệm cho thấy trạm xử lý sinh học hợp khối công suất 300 m³/ngày đêm đã loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ và cặn lơ lửng, tuy nhiên chỉ tiêu vi sinh vật Coliform vẫn vượt quy chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT Cột B (đạt 5.950 MPN/100ml). Mặc dù chất lượng nước sông Bằng Giang tại điểm tiếp nhận vẫn đạt chuẩn QCVN 08:2008/BTNMT Cột A2, các giải pháp nâng cấp khâu khử trùng và tăng cường giám sát quản lý do tác giả đề xuất là cơ sở thực tế cần thiết để bệnh viện hoàn thiện hệ thống xử lý chất thải y tế.