Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển của hệ thống y tế và việc mở rộng mạng lưới bệnh viện, trạm y tế trên phạm vi cả nước nhằm đáp ứng nhu cầu khám chữa bệnh ngày càng tăng của người dân đã làm phát sinh một lượng lớn chất thải y tế. Nước thải bệnh viện được xếp vào nhóm chất thải nguy hại do chứa nhiều hợp chất hữu cơ, hóa chất tẩy rửa, dược phẩm và đặc biệt là các chủng vi sinh vật gây bệnh truyền nhiễm. Nếu không được thu gom và xử lý đạt quy chuẩn trước khi xả ra môi trường, nguồn thải này sẽ trực tiếp đe dọa hệ sinh thái thủy vực và sức khỏe cộng đồng. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, đồ án môn học "Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện công suất 1000 m³/ngày.đêm" được thực hiện nhằm đề xuất giải pháp kỹ thuật hoàn chỉnh cho trạm xử lý nước thải y tế quy mô vừa.

Mục tiêu nghiên cứu được xác định cụ thể gồm hai nội dung:

  1. Lựa chọn công nghệ và thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bệnh viện với công suất tính toán 1000 m³/ngày.đêm, bảo đảm các yêu cầu về bảo vệ môi trường theo quy định hiện hành.
  2. Đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột A theo QCVN 28:2010/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế).

Để đạt được mục tiêu trên, tác giả đã đề ra 6 nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Tìm hiểu nguồn gốc, thành phần, tính chất, đặc trưng và khả năng gây ô nhiễm của nước thải bệnh viện.
  2. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt và y tế hiện hành.
  3. Phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào của nước thải, từ đó đề xuất quy trình công nghệ xử lý phù hợp.
  4. Lựa chọn công nghệ và thiết bị xử lý nhằm tiết kiệm kinh phí đầu tư và vận hành, phù hợp với điều kiện mặt bằng của bệnh viện.
  5. Tính toán kích thước công nghệ và thiết kế chi tiết các công trình đơn vị trong trạm xử lý.
  6. Tính toán kinh tế, khái toán kinh phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành hệ thống.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh từ các hoạt động y tế, sinh hoạt và phụ trợ tại bệnh viện với đặc tính ô nhiễm hữu cơ và vi sinh.
  • Phạm vi không gian: Thiết kế trạm xử lý nước thải tập trung công suất 1000 m³/ngày.đêm áp dụng cho cơ sở khám chữa bệnh. Dữ liệu chất lượng nước thải đầu vào được tham chiếu từ kết quả phân tích thực tế tại Trung tâm Phục hồi chức năng.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được thực hiện trong học kỳ 2 năm học 2016–2017 (tháng 5 năm 2017) tại Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng các cơ sở lý thuyết về hóa học môi trường, vi sinh vật học môi trường và kỹ thuật xử lý nước thải bằng các quá trình cơ học, hóa lý và sinh học. Khung quy chuẩn và văn bản kỹ thuật được tác giả sử dụng làm căn cứ thiết kế bao gồm:

  • QCVN 28:2010/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế (áp dụng ngưỡng xả thải Cột A).
  • TCVN 6772-2000: Chất lượng nước – Tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt.
  • TCXDVN 51:2008 / TCXD 51-84: Tiêu chuẩn thiết kế mạng lưới thoát nước và công trình bên ngoài.
  • TCVN 7957:2008: Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước – mạng lưới và công trình bên ngoài.
  • Giáo trình và tài liệu chuyên ngành: "Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình" của GS. Lâm Minh Triết (NXB ĐHQG TP.HCM).

Tác giả đã kết hợp các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật cụ thể:

  • Phương pháp tổng hợp tài liệu và phân tích chỉ tiêu: Thu thập số liệu đặc tính lý - hóa - sinh của nước thải bệnh viện, phân tích nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào (BOD₅, COD, TSS, Tổng Nitơ, Tổng Phốt pho, Coliforms) và yêu cầu đầu ra.
  • Phương pháp so sánh công nghệ: Đánh giá ưu và nhược điểm của các quá trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý và các công nghệ sinh học kỵ khí (UASB, lọc kỵ khí), hiếu khí (bể bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank, bể lọc sinh học) để lựa chọn dây chuyền công nghệ tối ưu.
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật: Áp dụng các công thức thủy lực, động học phản ứng sinh học và cân bằng vật chất để xác định kích thước hình học, thông số vận hành của từng công trình đơn vị và công suất thiết bị (bơm, máy thổi khí, hệ thống khuấy trộn).
  • Phương pháp đồ họa kỹ thuật: Sử dụng phần mềm AutoCAD để thể hiện sơ đồ dây chuyền công nghệ và bản vẽ mặt bằng, cấu tạo các bể xử lý.
  • Phương pháp tham vấn chuyên môn: Trao đổi trực tiếp với giảng viên hướng dẫn trong quá trình kiểm tra thông số và hoàn thiện phương án thiết kế.

Dữ liệu đầu vào và các tiêu chuẩn so sánh được tổng hợp trong bảng sau:

Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ đầu vào thiết kế Tiêu chuẩn Cột A (QCVN 28:2010/BTNMT)
pH - 7,0 6,5 – 8,5
BOD₅ (ở 20°C) mg/L 200 30
COD mg/L 300 50
TSS (Chất rắn lơ lửng) mg/L 120 50
Tổng Nitơ mg/L 70 30
Tổng Phốt pho (tính theo P) mg/L 12 6
Tổng Coliforms MPN/100 mL 2,9 × 10⁵ 3000

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương này làm rõ tính cấp thiết của việc đầu tư hệ thống xử lý nước thải y tế trong bối cảnh các cơ sở khám chữa bệnh mở rộng quy mô hoạt động. Tác giả phân tích tính chất đặc thù của nước thải bệnh viện với khoảng 80% lưu lượng tương đương nước thải sinh hoạt và 20% chứa thành phần nguy hại (chất dịch, máu, mầm bệnh, hóa chất khử khuẩn, dược phẩm). Trên cơ sở đó, chương 1 xác định rõ mục tiêu, nội dung thực hiện, phương pháp nghiên cứu cùng ý nghĩa thực tiễn của đồ án đối với công tác bảo vệ nguồn nước tiếp nhận.

Chương 2: Tổng quan về nước thải bệnh viện

Nội dung chương 2 tập trung phân loại các nguồn phát sinh nước thải trong khuôn viên bệnh viện: nước mưa chảy tràn (quy ước sạch), nước thải sinh hoạt của cán bộ nhân viên và thân nhân bệnh nhân, nước thải từ các hoạt động khám điều trị (phòng mổ, phòng xét nghiệm, khử khuẩn đồ vải), và nước thải từ hệ thống phụ trợ (nước giải nhiệt máy phát điện, máy điều hòa).

Tác giả phân tích chi tiết tác động của từng thông số ô nhiễm đối với nguồn tiếp nhận: BOD và COD làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan (DO); chất rắn lơ lửng gây bồi lắng và yếm khí; các nguyên tố dinh dưỡng Nitơ, Phốt pho gây hiện tượng phú dưỡng hóa; các vi khuẩn, virus (Salmonella, tụ cầu khuẩn, liên cầu khuẩn, trực khuẩn mủ xanh, virus đường tiêu hóa, HIV, viêm gan B) đe dọa trực tiếp sức khỏe cộng đồng.

Đồng thời, chương này tổng kết cơ sở lý thuyết của các phương pháp xử lý cơ học (song chắn rác, bể điều hòa, bể lắng, tuyển nổi, lọc), phương pháp hóa lý (keo tụ - tạo bông, hấp phụ, trao đổi ion, tách màng), phương pháp hóa học (trung hòa, oxy hóa - khử, kết tủa) và phương pháp sinh học (hiếu khí qua Aerotank, lọc sinh học nhỏ giọt/cao tải; kỵ khí qua UASB, lọc kỵ khí dòng hướng lên).

Chương 3: Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải bệnh viện

Chương 3 trình bày các căn cứ lựa chọn công nghệ, gồm: công suất thiết kế, đặc tính tỷ lệ COD/BOD nằm trong khoảng 0,5 đến 2,0 (rất thuận lợi cho xử lý sinh học), yêu cầu chất lượng nước đầu ra đạt Cột A QCVN 28:2010/BTNMT và điều kiện mặt bằng.

Tác giả đề xuất dây chuyền công nghệ gồm các công đoạn: Tiền xử lý (Song chắn rác, Hầm tiếp nhận, Bể lắng cát, Bể điều hòa) $\rightarrow$ Xử lý bậc 1 (Bể lắng 1) $\rightarrow$ Xử lý bậc 2 (Bể bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank) $\rightarrow$ Xử lý bậc 3 và hoàn thiện (Bể lắng 2, Bể khử trùng tiếp xúc bằng hóa chất Chlorine) kết hợp tuyến xử lý bùn (Bể chứa và nén bùn, Sân phơi cát, Sân phơi bùn).

Ưu điểm nổi bật của phương án là sơ đồ công nghệ vận hành ổn định, tự động hóa cao, hiệu suất khử BOD và COD đạt trên 89%, tận dụng kết cấu xây dựng bằng bê tông cốt thép giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư.

Nước thải bệnh viện 
Hầm tiếp nhận
Bể khử trùng (Châm dung dịch Chlorine)           (Bùn làm phân bón)
Nguồn tiếp nhận (Đạt Cột A QCVN 28:2010/BTNMT)

Chương 4: Tính toán công nghệ

Chương này là nội dung trọng tâm của đồ án, xác lập các thông số lưu lượng tính toán:

  • Lưu lượng trung bình ngày: $Q_{\text{ngay}} = 1000\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$.
  • Lưu lượng trung bình giờ: $Q_{\text{h.tb}} = 41,67\text{ m}^3/\text{h}$.
  • Lưu lượng trung bình giây: $Q_{\text{s.tb}} = 11,6\text{ L/s}$.
  • Hệ số không điều hòa chung: $K_d = 2,0666$ (nội suy theo TCXDVN 51:2008).
  • Lưu lượng giờ lớn nhất: $Q_{\text{h.max}} = 86,1152\text{ m}^3/\text{h}$.
  • Lưu lượng giây lớn nhất: $Q_{\text{s.max}} = 23,92\text{ L/s}$.

Tác giả lần lượt tính toán thủy lực, kích thước hình học và hiệu quả xử lý cho các công trình đơn vị:

  • Song chắn rác: Đặt nghiêng $60^\circ$, vận tốc qua khe $v_s = 0,6\text{ m/s}$, gồm 15 thanh chắn bằng thép (tiết diện rộng $8\text{ mm} \times \text{dày } 50\text{ mm}$), khoảng cách khe $b = 20\text{ mm}$, bề rộng song chắn $B_s = 0,5\text{ m}$, chiều dài mương $L = 1,5\text{ m}$, tổn thất áp lực $h_s = 0,04\text{ m}$. Hiệu suất loại bỏ SS và BOD₅ đạt 5%.
  • Hầm tiếp nhận: Thời gian lưu nước $t = 20\text{ phút}$, thể tích hữu ích $V = 28,7\text{ m}^3$, chiều cao $H = 3,5\text{ m}$ (chiều cao nước $3,0\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $0,5\text{ m}$), kích thước mặt bằng dài $\times$ rộng là $4,0\text{ m} \times 2,5\text{ m}$. Trang bị bơm chìm công suất $Q_b = 86,1152\text{ m}^3/\text{h}$, cột áp $H = 7\text{ m}$, ống đẩy PVC đường kính trong $123\text{ mm}$ (chọn ống thương phẩm đường kính danh nghĩa $200\text{ mm}$, vận tốc $v = 2\text{ m/s}$).
  • Bể lắng cát thổi khí: Thiết kế 2 đơn nguyên công tác song song, thời gian lưu nước $t = 5\text{ phút}$, thể tích mỗi bể $V = 3,6\text{ m}^3$, kích thước dài $\times$ rộng $\times$ cao hữu ích là $3,0\text{ m} \times 1,2\text{ m} \times 1,0\text{ m}$, chiều cao xây dựng $H_{\text{xd}} = 1,5\text{ m}$ (bao gồm chiều cao lớp cát lắng $0,02\text{ m}$ và khoảng bảo vệ $0,4\text{ m}$). Lưu lượng khí cấp là $1,2\text{ m}^3/\text{phút.bể}$ (tổng $2,4\text{ m}^3/\text{phút}$ cho 2 bể). Lượng cát phát sinh $0,15\text{ m}^3/\text{ngày}$. Hiệu suất làm giảm SS thêm 5% và BOD₅ thêm 4%.
  • Sân phơi cát: Phục vụ quy mô tương đương 4000 dân (tiêu chuẩn cấp nước $250\text{ L/người.ngày}$, lượng cát $0,02\text{ L/người.ngày}$, chiều cao lớp bùn cát khô $4\text{ m/năm}$ theo TCVN 7957:2008). Diện tích sân phơi tính toán $F = 7,3\text{ m}^2$, kết cấu hình vuông kích thước $2,7\text{ m} \times 2,7\text{ m}$.
  • Bể điều hòa: Thời gian lưu nước $T = 4\text{ giờ}$, dung tích thực tế tính toán theo lưu lượng cực đại là $V_{\text{dh}} = 344,46\text{ m}^3$. Chọn kích thước xây dựng dài $\times$ rộng $\times$ sâu là $7,0\text{ m} \times 6,0\text{ m} \times 5,5\text{ m}$ ($H_{\text{hữu ích}} = 5,0\text{ m}$, $H_{\text{bảo vệ}} = 0,5\text{ m}$), dung tích hình học $231\text{ m}^3$. Cường độ sục khí $q = 15\text{ L/m}^3.\text{phút}$ ($0,015\text{ m}^3/\text{m}^3.\text{phút}$), tổng lưu lượng khí cấp $Q_{\text{khí}} = 207,9\text{ m}^3/\text{h}$ ($0,058\text{ m}^3/\text{s}$). Hệ thống phân phối khí gồm ống chính PVC đường kính $70\text{ mm}$ ($v = 15\text{ m/s}$) và 4 ống nhánh bằng thép đường kính $32\text{ mm}$ ($v = 12\text{ m/s}$, lưu lượng mỗi nhánh $52\text{ m}^3/\text{h}$). Trên mỗi ống nhánh khoan 77 lỗ đường kính $4\text{ mm}$ (mật độ 13 lỗ/m dài ống). Áp lực yêu cầu của máy thổi khí $H_m = 4,0\text{ m}$ ($0,4\text{ atm}$), công suất động cơ máy thổi khí tính toán đạt $3,16\text{ kW}$ (tương đương $3,2\text{ HP}$, với hiệu suất máy $e = 0,7$). Hiệu quả xử lý tại bể điều hòa làm giảm 10% nồng độ BOD₅ và COD.
  • Các công trình tiếp theo: Tính toán kích thước và thông số làm việc của Bể lắng 1, Bể Aerotank, Bể lắng 2, Bể khử trùng (sử dụng dung dịch Chlorine 5% với liều lượng $3 - 15\text{ mg/L}$ qua bơm định lượng hóa chất), Bể chứa và Bể nén bùn.

Chương 5: Tính toán kinh tế

Chương 5 lập khái toán chi phí cho dự án, bao gồm:

  • Vốn đầu tư xây dựng các hạng mục công trình bể bằng bê tông cốt thép.
  • Chi phí mua sắm, lắp đặt thiết bị công nghệ (máy bơm nước thải chìm, máy thổi khí, máy nghiền rác, máy ép bùn, thiết bị khuấy trộn, bơm định lượng hóa chất).
  • Chi phí vận hành thường xuyên (điện năng tiêu thụ của các động cơ, hóa chất khử trùng Chlorine, nhân công vận hành và bảo trì bảo dưỡng).

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống xử lý nước thải bệnh viện công suất 1000 m³/ngày.đêm được cấu trúc thành các modul công nghệ liên hoàn, phân chia rõ ràng theo từng giai đoạn xử lý:

Cụm công trình Tên công trình đơn vị Kích thước / Thông số kỹ thuật chính Thiết bị cơ điện đi kèm Chức năng công nghệ
Tiền xử lý Mương & Song chắn rác $L = 1,5\text{ m}$; $B_s = 0,5\text{ m}$; khe $b = 20\text{ mm}$; nghiêng $60^\circ$ Máy nghiền rác Giữ lại rác thô ($\ge 20\text{ mm}$), bảo vệ bơm
Hầm tiếp nhận $L \times B \times H = 4,0 \times 2,5 \times 3,5\text{ m}$; $V_b = 35\text{ m}^3$ 01 Bơm chìm $Q = 86,1\text{ m}^3/\text{h}$, $H = 7\text{ m}$ Thu gom nước thải, duy trì lưu lượng bơm
Bể lắng cát thổi khí 02 đơn nguyên; $L \times B \times H_{\text{xd}} = 3,0 \times 1,2 \times 1,5\text{ m}$ Hệ thống ống phân phối khí ($2,4\text{ m}^3/\text{phút}$) Tách hạt vô cơ, sỏi cát ($0,2 - 2,0\text{ mm}$)
Sân phơi cát $L \times B = 2,7 \times 2,7\text{ m}$; $F = 7,3\text{ m}^2$ Thoát nước tự nhiên đáy sân Làm khô cát định kỳ trước khi chôn lấp
Bể điều hòa $L \times B \times H = 7,0 \times 6,0 \times 5,5\text{ m}$; $V = 231\text{ m}^3$ Máy thổi khí $3,16\text{ kW}$ ($Q = 207,9\text{ m}^3/\text{h}$), 4 dàn ống nhánh Ổn định lưu lượng, nồng độ, chống lắng cặn
Xử lý bậc 1 Bể lắng 1 Bể lắng trọng lực (ngang/đứng) Hệ thống gạt bùn cặn lắng sơ bộ Tách cặn lơ lửng nhỏ và chất hữu cơ không tan
Xử lý bậc 2 Bể bùn hoạt tính Aerotank Bể phản ứng sinh học hiếu khí thổi khí liên tục Đĩa/ống phân phối khí bọt mịn, máy thổi khí Phân hủy BOD, COD, Nitrat hóa sinh học
Xử lý bậc 3 Bể lắng 2 Bể tách bùn sinh học sau Aerotank Bơm tuần hoàn bùn và bơm xả bùn dư Lắng tách bông bùn hoạt tính, làm trong nước
Bể khử trùng Bể tiếp xúc dòng chảy zích zắc Bơm định lượng dung dịch Chlorine 5% Diệt trừ vi khuẩn, Coliforms và mầm bệnh
Xử lý bùn Bể chứa & nén bùn Bể nén bùn trọng lực Máy ép bùn / Sân phơi bùn Giảm độ ẩm bùn, tuần hoàn nước tách về bể điều hòa

Sự chuyển hóa các thông số ô nhiễm chính qua các giai đoạn tiền xử lý được thể hiện cụ thể trong bảng sau:

Thông số Nước thải đầu vào Sau Song chắn rác Sau Bể lắng cát Sau Bể điều hòa Mục tiêu sau xử lý (Cột A)
SS (mg/L) 120,00 114,00 108,30 108,30 $\le 50,00$
BOD₅ (mg/L) 200,00 190,00 182,40 164,16 $\le 30,00$
COD (mg/L) 300,00 300,00 300,00 270,00 $\le 50,00$

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thiện trọn vẹn bộ tính toán thiết kế kỹ thuật cho trạm xử lý nước thải bệnh viện quy mô 1000 m³/ngày.đêm với các kết quả cụ thể:

  • Xác lập đầy đủ các thông số thủy lực đặc trưng ($Q_{\text{ngay}} = 1000\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$, $Q_{\text{h.max}} = 86,1152\text{ m}^3/\text{h}$, $Q_{\text{s.max}} = 23,92\text{ L/s}$ tương ứng với hệ số không điều hòa chung $K_d = 2,0666$).
  • Thiết lập dây chuyền công nghệ sinh học hiếu khí bùn hoạt tính truyền thống (Aerotank) kết hợp khử trùng bằng Chlorine, bảo đảm khả năng loại bỏ BOD₅ và COD đạt hiệu suất từ 85% đến 95%, đưa chất lượng nước sau xử lý đạt quy chuẩn Cột A theo QCVN 28:2010/BTNMT.
  • Tính toán chi tiết cấu tạo kiến trúc và thiết bị cho các công trình đơn nguyên: song chắn rác mương hở, hầm tiếp nhận trang bị bơm chìm $86,1\text{ m}^3/\text{h}$, bể lắng cát thổi khí 2 đơn nguyên, sân phơi cát $7,3\text{ m}^2$, bể điều hòa sục khí cưỡng bức với hệ thống ống đục lỗ và máy thổi khí $3,16\text{ kW}$, cùng các bể lắng, bể sinh học, khử trùng và xử lý bùn.
  • Đề xuất quy trình tuần hoàn bùn hoạt tính từ bể lắng 2 về bể Aerotank nhằm duy trì nồng độ sinh khối ổn định, kết hợp tuần hoàn nước tách từ bể nén bùn về bể điều hòa để tránh thất thoát và ô nhiễm thứ cấp.

Về mặt đóng góp, đồ án cung cấp một tài liệu tính toán kỹ thuật hoàn chỉnh, chuẩn hóa các bước áp dụng tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN 51:2008, TCVN 7957:2008) và quy chuẩn môi trường chuyên ngành y tế vào việc thiết kế một trạm xử lý cụ thể, có tính ứng dụng thực tiễn cao cho các cơ sở y tế tương đương.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong đồ án, một số hạn chế kỹ thuật và hướng phát triển được ghi nhận:

  • Hạn chế:
    • Vi sinh vật sinh trưởng trong bể Aerotank truyền thống ở dạng lơ lửng thường phát triển chậm, sinh khối tạo ra không cao bằng các công nghệ dính bám hay màng sinh học, dễ gặp sự cố trôi bùn khi tải lượng biến động đột ngột.
    • Quá trình sục khí liên tục tại bể điều hòa và bể Aerotank tiêu tốn lượng điện năng đáng kể trong chi phí vận hành thường xuyên.
    • Đồ án dừng lại ở mức độ tính toán thiết kế lý thuyết dựa trên số liệu mẫu đầu vào tĩnh của một cơ sở phục hồi chức năng, chưa thực hiện mô hình thực nghiệm động (pilot scale) để tối ưu hóa thời gian lưu bùn và tỷ lệ tuần hoàn thực tế.
  • Hướng mở rộng:
    • Nghiên cứu ứng dụng thêm giá thể vi sinh di động (công nghệ MBBR) hoặc màng lọc sinh học (MBR) nhằm tăng nồng độ sinh khối trong bể sinh học, tiết kiệm diện tích xây dựng trạm xử lý.
    • Đánh giá khả năng thu hồi hoặc tối ưu hóa năng lượng cho hệ thống cấp khí và cải tiến phương pháp khử trùng thay thế (như Ozone hoặc tia cực tím UV) nhằm hạn chế sản phẩm phụ của Clo.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên và kỹ sư thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị.

Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao gồm:

  • Trình tự tính toán thủy lực chi tiết và cách tra cứu, nội suy hệ số không điều hòa $K_d$ theo tiêu chuẩn ngành thoát nước.
  • Phương pháp tính toán chi tiết hệ thống cấp khí: từ cường độ sục khí đơn vị ($15\text{ L/m}^3.\text{phút}$), đường kính ống dẫn chính, ống nhánh, vận tốc khí qua lỗ phân phối đến việc áp dụng công thức nhiệt động học khí nén để tính công suất máy thổi khí ($P_{\text{máy}}$).
  • Cơ sở lựa chọn và phối hợp các công trình đơn vị trong dây chuyền xử lý nước thải bệnh viện từ khâu tiền xử lý đến tuyến xử lý bùn cặn.

Câu hỏi thường gặp

1. Lưu lượng tính toán lớn nhất của hệ thống là bao nhiêu và được xác định bằng cách nào?
Hệ thống có lưu lượng trung bình ngày $Q_{\text{ngay}} = 1000\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$ ($Q_{\text{h.tb}} = 41,67\text{ m}^3/\text{h}$, $Q_{\text{s.tb}} = 11,6\text{ L/s}$). Bằng phương pháp nội suy từ Bảng 3.2 – TCXDVN 51:2008, tác giả xác định hệ số không điều hòa chung $K_d = 2,0666$. Từ đó tính ra lưu lượng giờ lớn nhất $Q_{\text{h.max}} = 86,1152\text{ m}^3/\text{h}$ và lưu lượng giây lớn nhất $Q_{\text{s.max}} = 23,92\text{ L/s}$.

2. Bể điều hòa được thiết kế với dung tích và hệ thống sục khí như thế nào?
Bể điều hòa có thời gian lưu nước $T = 4\text{ giờ}$, dung tích tính toán theo $Q_{\text{h.max}}$ là $344,46\text{ m}^3$, kích thước xây dựng mặt bằng $7\text{ m} \times 6\text{ m}$, chiều cao hữu ích $5\text{ m}$ (chiều cao bảo vệ $0,5\text{ m}$). Hệ thống cấp khí chọn cường độ $q = 15\text{ L/m}^3.\text{phút}$, tổng lưu lượng khí $207,9\text{ m}^3/\text{h}$. Khí được cấp qua ống chính PVC $\varnothing 70\text{ mm}$ và 4 ống nhánh bằng thép $\varnothing 32\text{ mm}$, mỗi nhánh khoan 77 lỗ $\varnothing 4\text{ mm}$ (13 lỗ/m dài). Máy thổi khí có áp lực $H_m = 4\text{ m}$ ($0,4\text{ atm}$) và công suất yêu cầu là $3,16\text{ kW}$ ($3,2\text{ HP}$).

3. Khâu khử trùng nước thải bệnh viện sử dụng hóa chất gì và liều lượng bao nhiêu?
Nước thải sau khi qua bể lắng 2 được dẫn sang bể khử trùng tiếp xúc để loại bỏ triệt để vi sinh vật gây bệnh bằng dung dịch Chlorine nồng độ 5%. Hàm lượng Chlorine cấp vào nước thải duy trì trong khoảng $3 - 15\text{ mg/L}$ thông qua hệ thống bơm định lượng hóa chất tự động.

4. Khối lượng cát phát sinh từ hệ thống là bao nhiêu và được xử lý ra sao?
Bể lắng cát thổi khí giữ lại lượng cát trung bình $W_c = 0,15\text{ m}^3/\text{ngày}$ (định mức $0,15\text{ m}^3\text{ cát}/1000\text{ m}^3\text{ nước thải}$). Cát lắng được đưa sang sân phơi cát có diện tích $7,3\text{ m}^2$ (kích thước $2,7\text{ m} \times 2,7\text{ m}$, thiết kế cho quy mô tương đương 4000 dân) để làm ráo nước tự nhiên theo chu kỳ hàng năm trước khi thu gom xử lý.

Kết luận

Đồ án môn học của tác giả Trần Phi Yến đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bệnh viện công suất 1000 m³/ngày.đêm theo đúng quy trình kỹ thuật ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học. Dây chuyền công nghệ đề xuất kết hợp hợp lý giữa các công đoạn tiền xử lý cơ học, xử lý sinh học hiếu khí bằng bể Aerotank và khử trùng bằng hóa chất Chlorine. Kết quả tính toán đảm bảo các thông số ô nhiễm đầu ra đạt Cột A theo QCVN 28:2010/BTNMT, cung cấp giải pháp khả thi phục vụ công tác kiểm soát ô nhiễm môi trường y tế.