Tổng quan nghiên cứu

Nước thải bệnh viện là một trong những nguồn ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng. Theo số liệu khảo sát tại Bệnh viện Đại học Y Hải Phòng, nước thải đầu vào có các chỉ tiêu như BOD5 dao động từ 184 đến 212 mg/l, COD từ 290 đến 306 mg/l, hàm lượng Amoni khoảng 30-33 mg/l, Photphat 12-15 mg/l và tổng Coliform từ 7.000 đến 8.800 MPN/100ml, đều vượt mức quy chuẩn cho phép theo QCVN 28:2010/BTNMT. Với lưu lượng nước thải khoảng 200 m3/ngày đêm, việc xử lý nước thải bệnh viện trở thành vấn đề cấp thiết nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Mục tiêu nghiên cứu là tính toán thiết kế công nghệ Johkasou kết hợp quy trình AO trong xử lý nước thải bệnh viện, nhằm đạt được hiệu quả xử lý cao, đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường Việt Nam. Nghiên cứu tập trung vào nước thải bệnh viện Đại học Y Hải Phòng với quy mô 250 giường bệnh, trong giai đoạn thực nghiệm tháng 09/2020. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp giải pháp công nghệ xử lý nước thải bệnh viện hiệu quả, tiết kiệm chi phí đầu tư và vận hành, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng hai khung lý thuyết chính: công nghệ xử lý sinh học AO (Anoxic - Oxic) và hệ thống xử lý Johkasou. Công nghệ AO dựa trên quá trình thiếu khí (Anoxic) và hiếu khí (Oxic) để xử lý đồng thời các chất hữu cơ (BOD, COD) và các chất dinh dưỡng (Nitơ, Photpho). Quá trình Anoxic chủ yếu thực hiện khử Nitrat thành khí Nitơ phân tử, trong khi quá trình Oxic sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ và tổng hợp tế bào mới.

Johkasou là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt dạng module hợp khối, sử dụng công nghệ sinh học kết hợp vi sinh vật kị khí và hiếu khí, vật liệu đệm sinh học nổi và bể xử lý yếm khí. Hệ thống có ưu điểm nhỏ gọn, dễ lắp đặt, thân thiện môi trường, hiệu suất xử lý cao và phù hợp với nhiều quy mô sử dụng. Các khái niệm chính bao gồm: BOD5, COD, Amoni, Photphat, Coliform, quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat, vật liệu mang di động MBBR.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ khảo sát thực tế tại Bệnh viện Đại học Y Hải Phòng, bao gồm số liệu về lưu lượng nước thải, thành phần ô nhiễm, đặc tính nước thải đầu vào và đầu ra. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ nước thải phát sinh từ bệnh viện với lưu lượng 200 m3/ngày đêm, tương ứng với quy mô 250 giường bệnh và 115 cán bộ nhân viên.

Phương pháp phân tích bao gồm: đo đạc trực tiếp các thông số nhiệt độ, pH, DO tại hiện trường; lấy mẫu nước thải đầu vào và đầu ra để phân tích các chỉ tiêu COD, BOD5, Amoni, Photphat, Nitrat và Coliform theo tiêu chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT. Phân tích số liệu bằng phần mềm Excel để tổng hợp và đánh giá hiệu quả xử lý.

Timeline nghiên cứu gồm khảo sát hiện trạng, thiết kế hệ thống, xây dựng và lắp đặt module Johkasou kết hợp công nghệ AO, thực nghiệm vận hành trong tháng 09/2020 và đánh giá kết quả xử lý.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc tính nước thải đầu vào: Các chỉ tiêu BOD5 (212 mg/l), COD (306 mg/l), Amoni (33 mg/l), Photphat (15 mg/l) và Coliform (8.800 MPN/100ml) đều vượt quy chuẩn cho phép từ 1,5 đến 4,2 lần, cho thấy mức độ ô nhiễm cao cần xử lý triệt để.

  2. Hiệu quả xử lý công nghệ Johkasou kết hợp AO: Sau quá trình xử lý, các chỉ tiêu giảm mạnh, ví dụ BOD5 giảm xuống dưới 50 mg/l, COD dưới 100 mg/l, Amoni dưới 10 mg/l, Photphat dưới 10 mg/l và Coliform giảm xuống dưới 5.000 MPN/100ml, đạt yêu cầu QCVN 28:2010/BTNMT.

  3. Tính toán thiết kế các bể xử lý: Thể tích bể điều hòa 67,2 m3, bể anoxic 26 m3 với thời gian lưu nước 3,12 giờ, bể hiếu khí 55 m3 với thời gian lưu 6,6 giờ, đảm bảo xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm. Lượng bùn hoạt tính sinh ra khoảng 10,8 kg/ngày, phù hợp với công suất hệ thống.

  4. Chi phí đầu tư và vận hành: Chi phí đầu tư hệ thống Johkasou kết hợp AO tương đương với các công nghệ AO truyền thống, nhưng chi phí vận hành thấp hơn do hiệu suất xử lý cao và tiêu thụ điện năng thấp nhờ máy sục khí hiệu suất cao.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả xử lý cao của công nghệ Johkasou kết hợp AO được giải thích bởi sự kết hợp giữa quá trình thiếu khí và hiếu khí, cùng với vật liệu mang di động MBBR tăng diện tích tiếp xúc vi sinh vật. So với các nghiên cứu trước đây về công nghệ AO và AAO, hệ thống này cho thấy khả năng xử lý đồng thời BOD, COD, Amoni và Coliform vượt trội, phù hợp với đặc tính nước thải bệnh viện có mức độ ô nhiễm phức tạp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện sự giảm nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm trước và sau xử lý, cũng như bảng so sánh chi phí đầu tư và vận hành giữa các công nghệ. Kết quả này khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc ứng dụng module Johkasou trong xử lý nước thải bệnh viện tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai rộng rãi công nghệ Johkasou kết hợp AO tại các bệnh viện quy mô vừa và nhỏ nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Thời gian thực hiện trong 1-2 năm, chủ thể là các cơ sở y tế và đơn vị quản lý môi trường.

  2. Đầu tư nâng cấp hệ thống xử lý nước thải hiện có tại các bệnh viện lớn, đặc biệt những nơi có hệ thống xuống cấp hoặc quá tải, nhằm đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra đạt quy chuẩn. Thời gian 2-3 năm, chủ thể là Bộ Y tế và các bệnh viện.

  3. Tăng cường đào tạo và nâng cao năng lực cán bộ vận hành hệ thống xử lý nước thải để đảm bảo vận hành hiệu quả, duy trì bảo dưỡng thường xuyên. Thời gian liên tục, chủ thể là các bệnh viện và trung tâm đào tạo.

  4. Xây dựng chính sách hỗ trợ tài chính và cơ chế quản lý nhằm khuyến khích các cơ sở y tế đầu tư hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn, đồng thời tăng cường kiểm tra, giám sát việc thực hiện. Thời gian 1-2 năm, chủ thể là các cơ quan quản lý nhà nước.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý môi trường y tế: Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và giải pháp công nghệ để quản lý và xử lý nước thải bệnh viện hiệu quả, hỗ trợ xây dựng chính sách và quy định.

  2. Các kỹ sư môi trường và chuyên gia thiết kế hệ thống xử lý nước thải: Tham khảo phương pháp tính toán thiết kế chi tiết, các thông số kỹ thuật và quy trình vận hành công nghệ Johkasou kết hợp AO.

  3. Các bệnh viện và cơ sở y tế: Áp dụng kết quả nghiên cứu để lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp, nâng cao hiệu quả xử lý, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đảm bảo an toàn sức khỏe.

  4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật môi trường: Tài liệu tham khảo hữu ích về công nghệ xử lý nước thải bệnh viện, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích số liệu trong lĩnh vực môi trường.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công nghệ Johkasou là gì và có ưu điểm gì trong xử lý nước thải bệnh viện?
    Johkasou là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt dạng module hợp khối, sử dụng vi sinh vật kị khí và hiếu khí cùng vật liệu đệm sinh học nổi. Ưu điểm gồm nhỏ gọn, dễ lắp đặt, hiệu suất xử lý cao, tiết kiệm điện năng và thân thiện môi trường.

  2. Công nghệ AO hoạt động như thế nào trong xử lý nước thải?
    Công nghệ AO kết hợp quá trình thiếu khí (Anoxic) để khử Nitrat thành khí Nitơ và quá trình hiếu khí (Oxic) để phân hủy chất hữu cơ và tổng hợp tế bào vi sinh vật, giúp xử lý đồng thời BOD, COD, Nitơ và Photpho hiệu quả.

  3. Hiệu quả xử lý nước thải bệnh viện bằng công nghệ Johkasou kết hợp AO đạt được như thế nào?
    Nước thải sau xử lý đạt các chỉ tiêu BOD5 dưới 50 mg/l, COD dưới 100 mg/l, Amoni dưới 10 mg/l, Photphat dưới 10 mg/l và Coliform dưới 5.000 MPN/100ml, đáp ứng quy chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT.

  4. Chi phí đầu tư và vận hành công nghệ này có cao không?
    Chi phí đầu tư tương đương các công nghệ AO truyền thống, nhưng chi phí vận hành thấp hơn nhờ hiệu suất xử lý cao và tiêu thụ điện năng thấp, giúp tiết kiệm chi phí dài hạn cho bệnh viện.

  5. Có thể áp dụng công nghệ này cho các bệnh viện quy mô nhỏ không?
    Có, công nghệ Johkasou với thiết kế module linh hoạt phù hợp cho các bệnh viện quy mô nhỏ và vừa, giúp xử lý nước thải hiệu quả mà không cần diện tích lớn hay đầu tư phức tạp.

Kết luận

  • Nước thải bệnh viện Đại học Y Hải Phòng có mức độ ô nhiễm cao, vượt quy chuẩn nhiều chỉ tiêu như BOD5, COD, Amoni, Photphat và Coliform.
  • Công nghệ Johkasou kết hợp quy trình AO được thiết kế và vận hành hiệu quả, xử lý triệt để các chất ô nhiễm, đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường.
  • Thiết kế chi tiết các bể điều hòa, anoxic, hiếu khí và khử trùng phù hợp với lưu lượng 200 m3/ngày đêm, đáp ứng yêu cầu xử lý nước thải bệnh viện.
  • Chi phí đầu tư và vận hành hợp lý, tiết kiệm năng lượng, phù hợp với điều kiện các bệnh viện tại Việt Nam.
  • Đề xuất triển khai rộng rãi công nghệ này tại các cơ sở y tế nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Next steps: Triển khai thực hiện các dự án ứng dụng công nghệ Johkasou kết hợp AO tại các bệnh viện, đồng thời đào tạo nhân lực vận hành và xây dựng chính sách hỗ trợ tài chính.

Call to action: Các cơ sở y tế và nhà quản lý môi trường cần phối hợp nghiên cứu, đầu tư và áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng bền vững.