Vị Trí Đề Xuất Lắp Đặt Hệ Thống Xử Lý Nước Thải

Ngăn điều hoà

Ngăn điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng nước thải và tạo chế độ làm việc liên tục, ổn định cho các qúa trình xử lý bằng vi sinh phía sau, tránh hiện tượng qúa tải, chảy tràn.

Ngăn điều hoà duy trì được môi trường ổn định và tạo được những điều kiện tốt cho vi sinh hoạt động, nên hiệu quả xử lý yếm khí tại ngăn điều hòa khá cao. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, các vi sinh vật yếm khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành các hợp chất dạng khí. Bọt khí sinh ra bám vào các hạt bùn cặn, nổi lên trên làm xáo trộn, gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng.

Quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ của hệ vi sinh vật yếm khí rất phức tạp, có thể đơn giản hóa quá trình phân hủy yếm khí bằng các phương trình hóa học như sau:

(COHNS) + VK yếm khí → CO2 + H2S + CH4 + các chất khác + năng lượng

(COHNS) + VK yếm khí + năng lượng → C5H7O2N (Tế bào vi khuẩn mới) [C5H7O2N là công thức hóa học thông dụng đại diện cho tế bào vi khuẩn]

Hỗn hợp khí sinh ra gọi là khí sinh học hay biogas, có thành phần như sau: Methane (CH4): 55 – 65%; Carbon dioxide (CO2): 35 – 45%; Nitrogen (N2): 0 –

3%; Hydrogen (H2): 0 – 1% và Hydrogen Sulphide (H2S): 0 – 1%.

Kết thúc giai đoạn xử lý yếm khí trong ngăn điều hòa, các chỉ tiêu BOD, COD giảm từ 50 – 55 %; Phốt pho tổng giảm 60 – 70 %; TSS giảm đáng kể so với nước thải đầu vào.

Nước trong ngăn điều hoà sẽ được chuyển qua ngăn chứa giá đỡ vi sinh thông qua hộp phân phối. Hộp phân phối có ống chảy tràn chảy trở lại ngăn điều hoà khi quá tải.

Sử dụng 2 bơm để bơm lên hộp phân phối, khi mực nước thấp sẽ sử dụng 1 bơm, khi mực nước lớn sẽ sử dụng cả 2 bơm.

Ngăn chứa đệm vi sinh

Trong ngăn chứa đệm vi sinh là những ống hình trụ bằng nhựa sơ với trọng lượng đặc biệt. Tổng thể tích chiếm khoảng 40% tổng thể tích ngăn. Trong ngăn có máy tản khí, thổi khí từ trên xuống tạo thành luồng xoáy, làm cho đệm vi sinh chuyển động liên tục bên trong bể, tăng diện tích tiếp xúc của vi sinh.

Ngăn chứa vật liệu vi sinh sẽ thực hiện quá trình xử lý hiếu khí (Oxic) thông qua các vi sinh vật bám dính trên bề mặt của giá đỡ vi sinh và lượng oxy cung cấp. Các vi sinh vật (còn gọi là bùn hoạt tính) tồn tại ở dạng lơ lửng sẽ hấp thụ Oxy và chất hữu cơ (chất ô nhiễm) và sử dụng chất dinh dưỡng là Nitơ & Photpho để tổng hợp tế bào mới, CO2, H2O và giải phóng năng lượng. Ngoài quá trình tổng hợp tế bào mới, tồn tại phản ứng phân hủy nội sinh (các tế bào vi sinh vật già sẽ tự phân hủy) làm giảm số lượng bùn hoạt tính. Tuy nhiên quá trình tổng hợp tế bào mới vẫn chiếm ưu thế do trong bể duy trì các điều kiện tối ưu vì vậy số lượng tế bào mới tạo thành nhiều hơn tế bào bị phân hủy và tạo thành bùn dư cần phải được thải bỏ định kỳ.

Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình:

Quá trình Oxy hóa và phân hủy chất hữu cơ:

Chất hữu cơ + O2  CO2 + H2O + năng lượng

Quá trình tổng hợp tế bào mới:

Chất hữu cơ + O2 + NH3  tế bào vi sinh vật + CO2 + H2O + năng lượng

Quá trình phân hủy nội sinh:

C5H7O2N + O2  CO2 + H2O + NH3 + năng lượng

Vật liệu đệm vi sinh có bề mặt sơ, giúp tăng diện tích tiếp xúc tạo điều kiện cho vi sinh vật bám dính dễ dàng. Diện tích tiếp xúc có thể được tăng lên 7 lần so với các phương pháp tiếp xúc thông thường (bằng các vật liệu tiếp xúc khác). Các vi sinh vật tiếp nhận oxy từ quá trình thổi khí sẽ oxy hoá hợp chất hữu cơ nhanh và hiệu quả hơn. Kích thước của vật liệu vi sinh là φ 28 mm.

Lưu lượng khí cần thiết để làm các vật liệu vi sinh chuyển động trong ngăn này là > 4,0 m3/h, đủ để xử lý BOD, khử Nitơ, cung cấp oxy cho các vi sinh vật.

Hơn 90% BOD sẽ được loại bỏ trong bể này:

BOD + O2 → CO2 + H2O

Lượng Nitơ sẽ được sử dụng cho các vi sinh vật. Khi lượng BOD đầu vào khoảng 300 mg/l, sẽ có khoảng 10 mg/l Nitơ sẽ bị hấp phụ trong bùn. Khi BOD đầu vào là 200mg/l, khoảng gần 6,5mg/l của Nitơ vào sẽ được hấp phụ trong bùn. Một phần Nitơ có thể khử trong bể này sau đó nước thải tuần hoàn bao gồm Nitrate Nitơ có thể bị khử trong ngăn xử lý sơ cấp.

BOD + T-N +O2 → Vi khuẩn (Hữu cơ – N) + CO2 + H2O NH4+-N → NO3--N (Khử Nitơ trong ngăn chứa vật liệu vi sinh)

NO3--N + BOD → N2↑ + CO2 + H2O (Khử Nitơ trong ngăn xử lý sơ cấp)

Ngăn chứa vật liệu lọc

Trong ngăn chứa vật liệu lọc có nhiều ống nhựa hình trụ rỗng chuyển động, có trọng lượng đặc biệt, thể tích cố định. Vật liệu lọc được làm bằng vật liệu PVC được thiết kế đặc biệt với bề mặt trơn nhẵn vừa có tác dụng lọc vừa có thể rửa ngược một cách dễ dàng. Các vật liệu lọc sẽ loại bỏ hầu hết các chất rắn lơ lửng. Trong ngăn này có thiết kế một bơm rửa ngược đặt dưới đáy bể, hoạt động trong khoảng 5 – 20 p/lần, 1 – 2 lần/ngày. Nước có nhiều chất rắn lơ lửng SS sau khi rửa nước sẽ được chuyển tới bể nén bùn. Thời gian bắt đầu rửa ngược và tần suất ngược có thể thay đổi bởi thiết bị hẹn giờ. Tốc độ lọc lớn nhất khoảng

2,0m3/h và tốc độ lọc trung bình thấp.

Tại bể Anoxic, trong điều kiện thiếu khí, hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển xử lý N và P thông qua quá trình Nitrat hóa và Photphoril.

Quá trình Nitrat hóa

Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosonas và Nitrobacter. Trong môi trường thiếu Oxi, các loại vi khuẩn này sẻ khử Nitrat Denitrificans sẽ tách oxi của Nitrat (NO3-) và Nitrit (NO2-) theo chuỗi chuyển hóa

NO3- → NO2- → N2O → N2↑

Khí Nito phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài. Như vậy Nito đã được xử lý.

Quá trình Photphoril hóa

Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter. Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí.

Để quá trình Nitrat hóa và Photphoril hóa diễn ra thuận lợi, tại bể Anoxic bố trí máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp. Máy khuấy có chức năng khuấy trộn dòng nước tạo ra môi trường thiếu oxi cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển.

Ngoài ra, để tăng hiệu quả xử lý và làm nơi trú ngụ cho hệ vi sinh vật thiếu khí, tại bể Anoxic lắp đặt thêm hệ thống đệm sinh học được chế tạo từ nhựa PVC, với bề mặt hoạt động 230 – 250 m2/m3. Hệ vi sinh vật thiếu khí bám dính vào bề mặt vật liệu đệm sinh học để sinh sôi và phát triển.

Ngăn khử trùng

Trong ngăn khử trùng, sẽ khử trùng nước đã xử lý. Thể tích hữu dụng của ngăn có thể lưu trên 15 phút tổng lượng nước đầu vào. Loại hoá chất khử trùng được sử dụng là Ca(OCl)2 dạng viên nén được đặt trong thiết bị đựng hoá chất giúp hoá chất không bị tắc nghẽn.

Chất lượng nước thải đã xử lý được đánh giá bằng chỉ số BOD thấp hơn 20mg/l và có thể loại bỏ được 90% COD.

Ngăn lưu, nén bùn

Ngăn lưu, nén bùn có chức năng lưu và nén bùn rửa ngược từ ngăn lọc. Phần nước bên trên sẽ được thu hồi về ngăn điều hoà. Thể tích hữu dụng của ngăn chứa bùn lưu được 14 ngày với 2% bùn tập trung; 80% bùn tạo thành trong quá trình xử lý BOD. Vì vậy cần làm sạch định kỳ, nếu ngăn bùn không được làm sạch trong một thời gian dài, bùn sẽ bị quay trở lại về ngăn điều hoà làm giảm dung tích xử lý.

* Ưu điểm của công nghệ:

- Công nghệ này kết hợp các quá trình kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí sẽ xử lý hiệu quả các chất hữu cơ có trong nước thải y tế.

- Công nghệ đệm vi sinh lưu động cho phép đạt được mật độ vi sinh vật cao mà không cần tuần hoàn bùn, lượng bùn dư ít hơn so với quá trình bùn hoạt tính.

- Công nghệ này cho phép tận dụng được các nguồn hydrocacbon, ôxy ngay trong quá trình xử lý cho phép tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành.

- Thiết bị xử lý chất thải lỏng y tế hiện đại với những đặc tính ưu việt về kết cấu, có khả năng chịu kiềm và axit tốt, không bị ăn mòn.

- Phương pháp đệm sinh học dễ dàng xử lý các chất ô nhiễm trong nước và khử trùng.

- Thời gian lắp ráp ngắn, có thể rút ngắn bằng 1/3 thời gian thi công theo công nghệ xây dựng các bể xử lý nước bằng bê tông, lắp ráp xong có thể sử dụng ngay, không cần thời gian dài để điều chỉnh và vận hành thử.

- Tiết kiệm diện tích và không gian, có thể đặt chìm, nổi, tập trung, phân tán, hoặc có thể đặt thành nhiều tầng, cũng có thể tận dụng các bể xử lý đã có để vận hành tùy theo yêu cầu của bệnh viện.

- Độ bền thiết bị lớn, hoạt động ổn định trên 30 năm.

- Hệ thống nước rửa ngược tự động từ khoang chứa vật liệu lọc được thực hiện 1-2 lần trong ngày, giúp cho thiết bị không bị tắc.

- So với công nghệ sục khí tiếp xúc phổ thông (Anaerobic filter), đệm vi sinh và vật liệu lọc ở công nghệ này (Moving Bed & Bio Filter) có diện tích bề mặt lớn nên mật độ vi sinh tập trung rất cao, tăng gấp 7 lần do đó hiệu suất xử lý cao.

- Có thể vận chuyển khi di chuyển hệ thống đến địa điểm khác mà không ảnh hưởng đến chất lượng và kỹ thuật.

- Khi bệnh viện mở rộng quy mô, có thể lắp nối thêm các modul hợp khối mà không phải dỡ bỏ, thay thế.

- Chi phí điện năng rất thấp, công suất điện năng của công nghệ này chỉ bằng 1/8 so với công nghệ thông thường, do đó có thể bù đắp lại chi phí đầu tư hệ thống ban đầu lớn.

- Toàn bộ thiết bị đi kèm được sản xuất đồng bộ nên đảm bảo độ tin cậy cao.

* Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư ban đầu lớn

- Việc thi công xây dựng lắp đặt thiết bị phải đúng quy cách, đòi hỏi phải có chuyên gia hỗ trợ.

b) Vị trí lắp đặt

Khu đất xây dựng hệ thống xử lý nước thải mới phải đảm bảo được các tiêu chí và yêu cầu sau:

- Phù hợp với quy hoạch được phê duyệt, có xem xét đến nhu cầu mở rộng của bệnh viện.

- Dễ dàng đấu nối với mạng lưới thoát nước hiện có của bệnh viện.

- Thuận tiện bảo trì, bảo dưỡng và nâng cấp hệ thống xử lý.

Vị trí đề xuất đặt HTXL mới

Dựa trên các tiêu chí và yêu cầu trên, luận văn đề xuất xây dựng hệ thống xử lý nước thải mới của bệnh viện trên khu vực mặt bằng hệ thống xử lý nước thải cũ. Hệ thống xử lý mới có diện tích nhỏ, khoảng 150 m2 sẽ được xây dựng trên mặt bằng hồ số 1 của hệ thống xử lý nước thải cũ của bệnh viện. Vị trí này tận dụng tối đa mạng lưới thu gom nước thải cũ của bệnh viện để giảm thiểu chi phí.

Hình 3.2 Vị trí đề xuất lắp đặt hệ thống xử lý nước thải

c) Các hạng mục của hệ thống xử lý nước thải bệnh viện

Đường dẫn nước thải của toàn bệnh viện

Đường dẫn nước thải thu gom và dẫn nước thải về hồ xử lý, chất lượng đường dẫn phải tốt để đảm bảo nước thải y tế không thẩm thấu ra ngoài. Bệnh viện Việt Nam - Thụy Điển phải thay thế các đoạn ống gang D 300 hiện có bằng ống nhựa HPDE hoặc PVC để dẫn nước thải về khu xử lý.

Nhà điều hành

Nhà điều hành được xây cạnh hệ thống xử lý là nơi lắp đặt các thiết bị đo lường và điều khiển. Tổng diện tích khoảng 110 m2.

Đế móng đặt thiết bị hợp khối

Đế móng đặt thiết bị hợp khối có thể đặt chìm dưới đất hoặc đặt nổi tùy vào nhu cầu thực tế của bệnh viện.

Thiết bị hợp khối đúc sẵn (phần thiết bị xử lý chính)

Thiết bị hợp khối đúc sẵn được nhập khẩu, chất liệu coposite. Thiết bị sử dụng công nghệ AAO (Yếm khí - Thiếu khí – Hiếu khí). Mỗi modul có dạng bồn chứa, bên trong có nhiều ngăn và các thiết bị để thực hiện các quá trình xử lý bằng vi sinh. Số lượng: 03 modul, chiều dài mỗi modul là 10,7 m; đường kính 2,05 m. Công suất xử lý mỗi modul: 300 m3/ngày.đêm.

Đầu vào

Đầu ra

Ngăn chứa bùn (Phân ly rắn lỏng)

Máy thổi khí

Vật liệu lọc

Đệm vi sinh

Ngăn đệm vi sinh lơ lửng

Ngăn điều hòa

Ngăn khử trùng và bơm đầu ra

Ngăn vật liệu lọc vi sinh

Hình 3.3 Mô hình mặt cắt hợp khối đúc sẵn

Theo Liên hiệp khoa học sản xuất công nghệ hóa học, thông tin về thiết bị hợp khối đúc sẵn như sau

Bảng 3.10 Thông số các khoang chính trong một hợp khối đúc sẵn

Tên khoang

Thông số

Thể tích

（m3）

Kích cỡ khoang Đường kính x chiều dài khoang

(m)

Khoang vật liệu đệm vi sinh

Trọng tải dung tích BOD＝0,55kg‐BOD/m3.ngày

145,45

2,05 x 5,0

Trọng tải dung tích N＝0,2kg‐N/m3.ngày

80,00

Độ nước sâu cần thiết

＝1,65m

Diện tích mặt

cắt：2,7723㎡

Tỷ lệ lấp đầy đệm vi sinh

＝40％

58,18

Khoang vật liệu lọc

LV（giờ）＝0,5m/m3

Diện tích lọc cần thiết

33,33

2,05 x 3,85

Chiều rộng tầng lọc

＝1,46mm chiều dài (m)

22,83

Độ dầy lấp đầy vật liệu lọc

＝0,4m

13,33

Khoang khử trùng

Q（m3/ngày）×15phút WL:1550

4,17

2,05 x 1,0

Khoang thải nước

Q（m3/ngày）×15phút WL:1500

4,17