Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê của Bộ Y tế, cả nước hiện có hơn 1.065 bệnh viện, 1.081 trung tâm y tế và hàng chục nghìn phòng khám, nhưng chỉ khoảng 33% cơ sở y tế có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn kỹ thuật môi trường. Nước thải y tế là nguồn thải đặc thù chứa hàm lượng lớn chất hữu cơ, hóa chất sát trùng, dư lượng thuốc kháng sinh và các chủng vi sinh vật gây bệnh truyền nhiễm nguy hiểm như Salmonella, Shigella và Vibrio cholerae. Các nghiên cứu thực địa chỉ ra rằng nước thải y tế chưa qua xử lý có nguy cơ làm ô nhiễm từ 84,5% đến 86,3% các nguồn nước mặt tự nhiên và 88,4% môi trường đất tiếp nhận, trực tiếp đe dọa sức khỏe cộng đồng dân cư xung quanh.

Tại tỉnh Lạng Sơn, áp lực y tế từ quy mô dân số hơn 1 triệu người cùng sự gia tăng nhanh chóng lượng bệnh nhân khiến nhiều cơ sở y tế hoạt động vượt công suất thiết kế, đạt từ 108% đến 171% công suất sử dụng giường bệnh. Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Khoa học Môi trường của tác giả Hà Quốc Dũng tại Trường Đại học Lâm nghiệp tập trung giải quyết bài toán cấp bách: Đánh giá thực trạng và hiệu quả vận hành của hệ thống xử lý nước thải tại 11 cơ sở y tế công lập trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn trong giai đoạn từ tháng 12/2018 đến tháng 04/2019. Trọng tâm nghiên cứu đi sâu phân tích hai đại diện điển hình gồm Bệnh viện Đa khoa tỉnh Lạng Sơn (quy mô 665 giường bệnh, trạm xử lý công suất 350 m³/ngày đêm) và Trung tâm Y tế huyện Hữu Lũng (quy mô 275 giường bệnh, trạm xử lý công suất 200 m³/ngày đêm). Công trình mang ý nghĩa thực tiễn then chốt trong việc kiểm soát các chỉ số ô nhiễm then chốt như BOD5, COD, TSS và Coliforms, xác lập cơ sở khoa học để tối ưu hóa công nghệ làm sạch nước thải y tế vùng miền núi phía Đông Bắc.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phân hủy sinh học chất ô nhiễm hữu cơ và quá trình chuyển hóa Nitơ theo chu trình kỵ khí - thiếu khí - hiếu khí (công nghệ AAO). Đi cùng với đó là lý thuyết màng sinh học bám dính trên giá thể lưu động MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), nguyên lý lắng trọng lực nâng cao với tấm lắng bản mỏng (Lamen) và cơ chế khử trùng tiêu diệt mầm bệnh bằng tác nhân oxy hóa cực mạnh từ gốc Clo hoạt tính (Hypochlorite). Các khái niệm chuyên ngành nền tảng được định lượng chính xác bao gồm: Nhu cầu oxy hóa học (COD), Nhu cầu oxy sinh học 5 ngày (BOD5), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), Amoni (NH4+), Phosphate (PO43-) và mật độ vi khuẩn chỉ thị ô nhiễm phân (Tổng Coliforms).

Khung pháp lý của đề tài bám sát các văn bản quy phạm pháp luật nghiêm ngặt: Luật Bảo vệ Môi trường 2014 (Luật số 55/2014/QH13), Luật Tài nguyên nước 2012, QCVN 28:2010/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế), TCVN 7382:2004 và Thông tư 31/2013/TT-BYT quy định về quan trắc tác động môi trường y tế.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hệ thống dữ liệu sơ cấp và thứ cấp thu thập qua các phương pháp khoa học chuẩn mực:

  • Quy mô và phương pháp chọn mẫu: Khảo sát toàn diện cỡ mẫu 11/11 bệnh viện công lập trực thuộc Sở Y tế tỉnh Lạng Sơn. Tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu điển hình có chủ đích tại 02 cơ sở đại diện: Bệnh viện Đa khoa tỉnh Lạng Sơn (tuyến tỉnh, lưu lượng nước thải 85 m³/ngày đêm) và Trung tâm Y tế huyện Hữu Lũng (tuyến huyện, lưu lượng nước thải 32 m³/ngày đêm). Vị trí lấy mẫu được thiết lập cố định tại hố thu gom đầu vào (nước thải thô) và bể tiếp xúc đầu ra (sau khử trùng).
  • Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Các thông số nước thải được đo đạc theo Tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn quốc tế Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (SMEWW): pH (TCVN 6492:2011), BOD5 (TCVN 6001-1:2008), COD (SMEWW 5220-C), TSS (TCVN 6625:2000), NH4+ (TCVN 6660:2000), Tổng Coliform (TCVN 8775:2011), Salmonella (TCVN 9717:2013), Shigella (SMEWW 9260E:2012) và Vibrio cholerae (SMEWW 9260H:2012). Phương pháp phân tích tiêu chuẩn này đảm bảo tính pháp lý và độ tin cậy tuyệt đối khi đối chiếu giới hạn cho phép theo QCVN 28:2010/BTNMT.
  • Phương pháp đánh giá công nghệ và thực nghiệm: Ứng dụng mô hình phân tích đa tiêu chí (Multi-criteria analysis) trên 4 phương diện: kỹ thuật, kinh tế, môi trường và quản lý xã hội. Tiến hành thử nghiệm bổ sung chế phẩm men vi sinh DW 97-H (2-3 mg/L) kết hợp chất keo tụ PACN-95 (5-8 mg/L) qua 2 giai đoạn theo dõi cách nhau 7 ngày để đo lường mức độ cải thiện chất lượng dòng thải. Toàn bộ chu kỳ nghiên cứu thực địa và phân tích thực nghiệm diễn ra liên tục trong 5 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận 4 phát hiện quan trọng về hệ thống xử lý nước thải y tế tại tỉnh Lạng Sơn:

  • Tỷ lệ bao phủ hạ tầng đạt 100%: 11/11 bệnh viện tuyến tỉnh và tuyến huyện tại Lạng Sơn đều đã được đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải y tế vận hành liên tục. 100% cơ sở đã tách riêng mạng lưới thu gom nước mưa chảy tràn và nước thải phát sinh, giúp giảm tải lượng thủy lực và nâng cao độ bền công trình.
  • Hiện trạng vượt tải giường bệnh nhưng lưu lượng nằm trong ngưỡng an toàn: 10/11 bệnh viện hoạt động trong tình trạng quá tải bệnh nhân với công suất sử dụng giường bệnh thực tế dao động từ 108% đến 171% (TTYT Hữu Lũng đạt đỉnh 171%, BVĐK tỉnh Lạng Sơn đạt 159%, riêng TTYT Cao Lộc đạt 86%). Tuy nhiên, lưu lượng nước thải thực tế chỉ dao động từ 12 m³/ngày đêm (TTYT Văn Quan) đến 85 m³/ngày đêm (BVĐK tỉnh Lạng Sơn), vẫn nằm an toàn trong giới hạn công suất thiết kế trạm xử lý (từ 200 đến 350 m³/ngày đêm).
  • Hiệu suất xử lý sinh học đạt mức cao: 100% bệnh viện ứng dụng công nghệ Aeroten kết hợp lọc sinh học hợp khối hoặc công nghệ MBBR. Quá trình xử lý yếm khí sơ bộ khử được 40% - 45% hàm lượng BOD5, ngăn hiếu khí Aeroten kết hợp lọc dính bám biphin giúp hiệu suất loại bỏ BOD5 toàn chu trình đạt từ 70% lên đến 90% - 95%, đưa chất lượng nước đầu ra đạt QCVN 28:2010/BTNMT Cột B.
  • Hiệu quả vượt trội từ giải pháp bổ sung vi sinh và keo tụ: Khi bổ sung men vi sinh đặc hiệu DW 97-H (2-3 mg/L) và PACN-95 (5-8 mg/L) tại TTYT Hữu Lũng, hiệu suất xử lý COD và BOD5 tăng thêm từ 15% đến 20%, loại bỏ hoàn toàn các vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm như Salmonella, Shigella và Vibrio cholerae trước khi xả thải.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả xử lý vượt trội của hệ thống xuất phát từ giải pháp phân luồng dòng thải khoa học tại nguồn. Dòng nước thải sinh hoạt tắm giặt chiếm 70% - 80% lưu lượng có nồng độ ô nhiễm thấp được tách riêng; dòng nước thải nhiễm phân từ nhà vệ sinh được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại 3 ngăn với thời gian lưu bùn từ 20 đến 50 ngày; riêng dòng nước thải chứa hóa chất từ phòng xét nghiệm được keo tụ - lắng cục bộ trước khi hòa vào trạm xử lý tập trung.

Khi biểu diễn trên đồ thị so sánh hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm giữa các công đoạn, ngăn xử lý sinh học hiếu khí giữ vai trò cốt lõi trong việc oxy hóa các hợp chất hữu cơ và chuyển hóa amoni thành nitrat. So sánh với các báo cáo môi trường của Viện Sức khỏe nghề nghiệp và môi trường (BOD5 nước thải thô dao động từ 120 - 200 mg/L, COD từ 150 - 250 mg/L), hệ thống xử lý hợp khối tại Lạng Sơn cho thấy khả năng duy trì hệ số chịu tải cao, kiểm soát bùn hoạt tính hiệu quả và giảm thiểu đáng kể phát sinh mùi hôi. Bảng tổng hợp chi phí kinh tế chứng minh việc sử dụng Clorua vôi Ca(OCl)2 với liều lượng 4 - 6 mg Cl2/m³ kết hợp hút bùn định kỳ 4 lần/năm giúp tối ưu hóa chi phí vận hành mà vẫn duy trì độ an toàn sinh học cao nhất cho nguồn nước tiếp nhận.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao tính ổn định và hiệu suất xử lý nước thải y tế dài hạn, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp hành động cụ thể:

  1. Chuẩn hóa quy trình châm hóa chất khử trùng: Ban Giám đốc cùng Phòng Hành chính Quản trị tại các bệnh viện chỉ đạo bộ phận kỹ thuật duy trì định lượng hóa chất Clorua vôi hoặc Natri Hypochlorite ở nồng độ từ 4 - 6 mg Cl2/m³ nước thải, đảm bảo thời gian tiếp xúc tối thiểu 30 phút trong bể tiếp xúc để tiêu diệt trên 99,9% vi khuẩn Coliform, hoàn thiện trong vòng 03 tháng tới.
  2. Định kỳ cấy bổ sung chế phẩm men vi sinh: Kỹ sư vận hành trạm xử lý thực hiện bổ sung men vi sinh hoạt tính DW 97-H với liều lượng 2 - 3 mg/L kết hợp chất trợ lắng PACN-95 (5 - 8 mg/L) định kỳ 1 lần/tuần vào bể gom và ngăn yếm khí, nhằm duy trì hiệu suất làm sạch BOD5 trên 95% và COD trên 90%, duy trì thực hiện xuyên suốt 4 quý hàng năm.
  3. Bảo trì, bảo dưỡng hệ thống cơ điện và màng lắng: Sở Y tế tỉnh Lạng Sơn phối hợp các đơn vị cung cấp thiết bị tiến hành bảo dưỡng định kỳ 06 tháng/lần đối với máy thổi khí, hệ thống bơm chìm và tấm lắng lamen, bảo đảm thiết bị vận hành liên tục với tuổi thọ vượt trên 10 năm.
  4. Tăng cường kiểm toán môi trường và quan trắc tự động: Các cơ sở y tế duy trì hợp đồng với đơn vị chức năng hút bùn vi sinh định kỳ 4 lần/năm, đồng thời lấy mẫu quan trắc 13 thông số nước thải định kỳ 3 tháng/lần theo quy định Thông tư 31/2013/TT-BYT, đảm bảo 100% mẫu nước thải xả ra môi trường đạt chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang lại giá trị học thuật và thực tiễn phong phú cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

  • Cán bộ quản lý tại Sở Y tế và Chi cục Bảo vệ Môi trường: Cung cấp bộ khung 10 tiêu chí kỹ thuật và 4 nhóm tiêu chí đa mục tiêu (kỹ thuật, kinh tế, môi trường, xã hội) để thẩm định, phê duyệt và giám sát các dự án đầu tư trạm xử lý nước thải y tế quy mô từ 100 đến 500 m³/ngày đêm.
  • Ban Giám đốc và Kỹ sư vận hành trạm xử lý tại các bệnh viện: Tiếp cận hướng dẫn chi tiết về quy trình vận hành hệ thống hợp khối AAO-MBBR, cách căn chỉnh liều lượng Clorua vôi (4 - 6 mg/m³) và kỹ thuật cấy men DW 97-H giúp tiết kiệm từ 15% đến 20% chi phí hóa chất hàng năm.
  • Kỹ sư thiết kế công nghệ và nhà thầu xử lý môi trường: Khai thác dữ liệu thực nghiệm về hệ số phát thải nước thải (chiếm khoảng 80% lượng nước cấp sinh hoạt), cách tính toán thể tích bể tự hoại 3 ngăn và tối ưu hóa diện tích lắng Lamen cho các cơ sở y tế quy mô 100 - 700 giường bệnh.
  • Học viên cao học, giảng viên và sinh viên ngành Khoa học / Kỹ thuật Môi trường: Tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu thực địa kết hợp thử nghiệm sinh học ứng dụng, bám sát các tiêu chuẩn TCVN, SMEWW và quy chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT.

Câu hỏi thường gặp

Công nghệ xử lý nước thải nào được áp dụng phổ biến nhất tại các bệnh viện ở Lạng Sơn? Toàn bộ 11/11 cơ sở y tế (100%) tại Lạng Sơn áp dụng công nghệ xử lý sinh học Aeroten kết hợp lọc sinh học hoặc công nghệ MBBR trên nguyên lý AAO trong thiết bị hợp khối. Mô hình này tích hợp các ngăn kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí và lắng Lamen, giúp xử lý triệt để BOD5 đạt trên 90% và tiết kiệm diện tích xây dựng tại vùng đồi núi.

Tình trạng quá tải bệnh nhân ảnh hưởng như thế nào đến trạm xử lý nước thải? Khảo sát thực tế cho thấy 10/11 bệnh viện hoạt động quá tải với công suất sử dụng giường bệnh từ 108% đến 171%, làm tăng lưu lượng nước thải phát sinh (từ 12 đến 85 m³/ngày đêm). May mắn là các trạm xử lý đều được thiết kế công suất dư tải (200 - 350 m³/ngày đêm) nên hệ thống vẫn duy trì khả năng làm sạch an toàn.

Chế phẩm men vi sinh DW 97-H đóng vai trò gì trong chu trình xử lý? Chế phẩm men vi sinh DW 97-H được bổ sung định kỳ với liều lượng từ 2 - 3 mg/L vào bể gom và ngăn yếm khí giúp đẩy nhanh tốc độ thủy phân chất hữu cơ phức tạp, gia tăng hiệu suất loại bỏ BOD5 và COD thêm 15% - 20%, đồng thời hỗ trợ ức chế vi khuẩn gây bệnh và giảm thiểu thể tích bùn lắng.

Làm thế nào để xử lý an toàn nguồn nước thải từ các phòng xét nghiệm y tế? Nguồn nước thải từ các labo xét nghiệm chứa hóa chất độc hại và kim loại nặng được thu gom riêng tại nguồn, đưa qua hệ thống xử lý cục bộ sử dụng chất keo tụ PACN-95 (5 - 8 mg/L) để kết tủa hoàn toàn trước khi dẫn về trạm xử lý tập trung. Phần bùn lắng hóa chất sau đó được phơi khô và thiêu đốt tại lò đốt chuyên dụng.

Nước thải y tế sau xử lý bắt buộc phải tuân thủ quy chuẩn kỹ thuật nào? Nước thải đầu ra của bệnh viện bắt buộc phải đạt các ngưỡng giới hạn theo QCVN 28:2010/BTNMT (Cột B đối với nguồn tiếp nhận thông thường hoặc Cột A đối với nguồn cấp nước sinh hoạt). Quy chuẩn kiểm soát chặt chẽ 13 thông số then chốt gồm pH, BOD5, COD, TSS, Nitrat, Amoni, dầu mỡ, tổng Coliform và tuyệt đối không chứa Salmonella, Shigella hay Vibrio cholerae.

Kết luận

  • Luận văn đánh giá toàn diện hiện trạng thu gom và xử lý nước thải y tế tại 11/11 bệnh viện công lập trên địa bàn tỉnh Lạng Sơn.
  • Khẳng định 100% bệnh viện khảo sát đã vận hành hệ thống xử lý công nghệ sinh học hợp khối AAO-MBBR kết hợp lắng Lamen và khử trùng Chlorine đạt hiệu suất khử BOD5 từ 90% đến 95%.
  • Xác định giải pháp phân luồng 3 dòng nước thải và xử lý cục bộ nguồn thải phòng xét nghiệm là điều kiện tiên quyết giúp bảo vệ hệ vi sinh hiếu khí.
  • Chứng minh hiệu quả thực nghiệm của việc bổ sung men vi sinh DW 97-H (2 - 3 mg/L) và PACN-95 (5 - 8 mg/L) giúp nâng cao hiệu suất làm sạch thêm 15% - 20%.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ giúp các cơ sở y tế duy trì chất lượng dòng thải đạt chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT.

Luận văn thạc sĩ của tác giả Hà Quốc Dũng là công trình khoa học môi trường xuất sắc, mang lại những luận cứ thực nghiệm vững chắc cho định hướng nâng cấp hạ tầng y tế bền vững trong lộ trình 5 năm tới. Hãy tham khảo và trích dẫn luận văn để làm giàu thêm các giải pháp kiểm soát ô nhiễm nước thải y tế cho cộng đồng!