MỞ ĐẦU Nƣớc thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm, lo ngại sâu sắc của các nhà quản lý môi trƣờng vì chúng có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng và nguy hiểm đến đời sống con ngƣời. Hiện nay, nƣớc thải từ một số bệnh viện, phòng khám đa khoa có chứa nhiều thành phần ô nhiễm vƣợt tiêu chuẩn cho phép, gây ô nhiễm môi trƣờng [4]. Trong nƣớc thải bệnh viện có một số thành phần giống nhƣ nƣớc thải sinh hoạt, chứa lƣợng lớn các chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ đặc trƣng bằng chỉ tiêu BOD5, các chất dinh dƣỡng nito phốt pho, amoni (NH4+). Hàm lƣợng 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 lƣợng amoni trong nƣớc sẽ rất cao vƣợt quá quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về quy chuẩn nƣớc thải bệnh viện (QCVN 28: 2010/BTNMT) [4].
Vì là yếu tố gây độc nên việc xử lý amoni trong nƣớc thải là đối tƣợng rất đáng quan tâm. Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã và đang áp dụng nhiều biện pháp xử lý amoni nhƣ: Clo hóa, màng lọc, làm thoáng, trao đổi ion, phƣơng pháp sinh học. Các phƣơng pháp trên đều có ƣu, nhƣợc điểm và khả năng xử lý amoni khác nhau. Một trong các phƣơng pháp xử lý amoni là hấp phụ và thƣờng đƣợc sử dụng ở giai đoạn cuối cùng nhằm xử lý triệt để và đảm bảo tiêu chuẩn môi trƣờng.
Phƣơng pháp này có nhƣợc 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 phƣơng pháp cacbon hóa từ chất thải nông lâm nghiệp nhƣ tre, gỗ, lõi ngô, xơ dừa [23] để xử lý ô nhiễm nƣớc 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 đƣợc trồng khá phổ biến đi kèm theo đó là các phế phẩm từ dừa đƣợc thải bỏ ra môi trƣờng và gây ô nhiễm môi trƣờng trong đó có xơ dừa. Hiện nay xơ dừa đƣợc 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 ƣu của xơ dừa nhƣ vậy 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 dừa để xử lý amoni trong nƣớc thải bệnh viện”. Mục tiêu đề tài: Luận văn đƣợc thực hiện nhằm chế tạo ra vật liệu hấp phụ từ xơ dừa bằng phƣơng pháp cacbon hóa. Sau đó sử dụng vật liệu hấp phụ đã chế tạo để xử lý amoni trong nƣớc 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 nƣớc thải bệnh viện và các phƣơng pháp xử lý amoni trong nƣớc thải, giới thiệu về phƣơng pháp hấp phụ sử dụng than cacbon hóa. Thực nghiệm chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa bằng phƣơng 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 lƣợng hấp phụ amoni, độ tro, chụp ảnh SEM, cấu trúc kích thƣớc mao quản.
Thực nghiệm hấp phụ để xử lý amoni trong nƣớc thải bệnh viện sau khi đã qua hệ thống xử lý sinh học bằng phƣơng pháp hấp phụ và nghiên cứu ảnh hƣởng của pH, tỷ lệ Rắn: Lỏng, thời gian đến hiệu suất xử lý amoni trong nƣớc 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 lƣu lƣợng khác nhau từ 0,5 l/h đến 1,5 l/h để khảo sát khả năng hấp phụ amoni trong nƣớc thải của vật liệu. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn. - Nghiên cứu chế tạo than cacbon hóa từ phế liệu nông nghiệp (xơ dừa) tuy là vật liệu không mới nhƣng chƣa đƣợc chú ý đến nhiều.
2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Sản phẩm than thành phẩm thu đƣợc có những đặc trƣng nhƣ xốp, có cấu trúc mao quản và chất lƣợng phù hợp để xử lý nƣớc 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 của đề tài: Các thực nghiệm đƣợc tiến hành trong phòng thí nghiệm. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về tình hình ô nhiễm amoni trong nƣớc thải bệnh viện Nƣớc thải bệnh viện là dung dịch thải từ các cơ sở khám, chữa bệnh. Nguồn tiếp nhận nƣớc thải là: nƣớc mặt, vùng nƣớc biển ven bờ, hệ thống thoát nƣớc, nơi mà nƣớc thải y tế thải vào.
Nƣớc thải y tế chứa vô số loại vi trùng, virus và các mầm bệnh sinh học khác trong máu, mủ, dịch, đờm, phân của ngƣời 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 nhƣ chế phẩm thuốc, chất khử trùng, các dung môi hóa học, dƣ lƣợng thuốc kháng sinh, các đồng vị phóng xạ đƣợc sử dụng trong quá trình chuẩn đoán và điều trị bệnh. Thành phần và nguồn gốc phát sinh nƣớc thải bệnh viện đƣợc thể hiện ở 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, Nƣớc thải sinh hoạt của hữu cơ, các chất nguồn gốc động vật và thực vật, bệnh nhân, ngƣời 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 Xƣởng 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 ƣớp xác và dùng bảo quản chất halogen nhƣ mẫu xét nghiệm ở một số Cloroform, các thuốc mê khoa. sốc hơi nhƣ halothan, các Có trong dung dịch dùng hợp chất khác nhƣ xylem, cố định và tráng phim axeton Sử dụng trong quá trình - Các chất hóa học hỗn hợp điều trị và chuẩn đoán 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 ngƣời mang trùng gây bệnh liên cầu, Virus đƣờng 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 dƣới dạng hợp chất hữu cơ, nitrit, nitrat và amoni. Amoni thực ra không quá độc với cơ thể con ngƣời. Nhƣng khi ra môi trƣờng nếu hàm lƣợng amoni vẫn còn cao thì các vi sinh vật trong nƣớc nhờ oxi không khí chuyển amoni thành cách nitrit (NO2-), nitrat (NO3-), tích tụ trong nƣớc mặt. Các hợp chất chứa nito trong nƣớc có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho cơ thể ngƣời sử dụng nƣớc.Hàm lƣợng một số chỉ tiêu ô nhiễm trong nƣớc thải bệnh viện các tỉnh phía Bắc đƣợc đƣa ra ở bảng dƣới đây cho thấy mức độ nguy hại của nƣớc 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 lƣợng trung bình Tổng BV tuyến BV tuyến tỉnh trung ƣơng 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 2012-2013, nƣớc 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 tƣờng và khả năng lây truyền do nƣớc thải bệnh viện gây ra ở Hà Nội cho thấy hiện tƣợng tăng vƣợt trội ở các khu dân dƣ tiếp xúc với nƣớc thải bệnh viện nhất là bệnh đƣờng tiêu hóa. Với các đặc tính nguy hại của nƣớc 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].2 Giới thiệu về công nghệ xử lý nƣớc thải bệnh viện E – Hà Nội Thiết bị xử lý nƣớc thải CN-2000 đƣợc thiết kế chế tạo theo dạng tháp sinh học. Thiết bị CN-2000 có công suất 120 - 150m3/ngày đêm, đƣợc ứng dụng để xử lý các nguồn nƣớc thải có ô nhiễm hữu cơ và Nitơ.
Các thông số nƣớc 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thu gom nƣớc 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 nƣớc thải đƣợc thu gom từ các khoa, buồng bệnh, các bể phốt trong bệnh viện đến bể hợp khối gồm các công đoạn ngăn thu nƣớc 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.