Một số đặc tính cơ bản của nước thải và nước thải y tế

TÍNH CHẤT VÀ THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC THẢI

1. Định nghĩa

“Nước thải là nước đã được thải ra sau khi đã sử dụng hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó” (TCVN 5980 - 1995).

Nguồn phát sinh nước thải bao gồm: khu dân cư, khu vực văn phòng, trung tâm thương mại, các bệnh viện, các nhà máy sản xuất, khu công nghiệp, sản xuất nông nghiệp, hoạt động vui chơi giải trí. Ngoài ra, nước thải còn phát sinh từ nước ngầm, nước bề mặt hoặc nước mưa. Do đó lưu lượng nước thải cũng như hàm lượng các chất bẩn có trong nước thải không giống nhau và chủ yếu phụ thuộc vào lưu lượng nước sử dụng (nước đầu vào), loại hình sản xuất (đối với ngành công nghiệp, nông nghiệp), loại hình hoạt động (như bệnh viện, trường học, khu dân cư, v.v.).

Trong nước thải thường chứa các thành phần độc hại và có thể có các vi khuẩn gây bệnh nên nếu nước thải không được xử lý, khi xả vào nguồn tiếp nhận tự nhiên sẽ có khả năng tiêu diệt hoặc làm biến đổi các loài thủy sinh, làm thay đổi chất lượng của các loại nguồn nước (nguồn nước bề mặt hoặc nguồn nước ngầm). Đối với sức khỏe cộng đồng, nếu nước thải chưa được xử lý xả vào nguồn khai thác nước ăn uống hoặc sinh hoạt, nó có thể gây ra các bệnh truyền nhiễm nguy hiểm (có thể gây chết người) như tiêu chẩy, tả, lỵ, thương hàn, v.v. Ngoài ra, các thành phần độc hại có trong nước thải như kim loại nặng, hóa chất gây độc tế bào có thể tích lũy lâu dài trong cơ thể và gây bệnh mãn tính hoặc cấp tính.

Do đó, để giảm thiểu đến mức thấp nhất những ảnh hưởng có hại của nước thải đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, cần phải có biện pháp quản lý và xử lý các loại nước thải hiệu quả. Trong đó, hiểu rõ tính chất và thành phần của nước thải là vô cùng quan trọng vì đây là Biết rõ được đặc tính tự nhiên của nước thải sẽ là cơ sở để thiết kế hệ thống xử lý nước thải phù hợp và lựa chọn được các công nghệ xử lý tối ưu.

2. Đặc tính cơ bản của nước thải

Trong nước thải có 99,9% là nước, còn lại một phần rất nhỏ là các chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan. Tuy nhiên, phần rất nhỏ trong nước thải này có thể đủ lớn để để lại những ảnh hưởng có hại tới sức khỏe cộng đồng và môi trường. Việc lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp phù thuộc rất nhiều và chất lượng dòng nước thải. Chất lượng nước thải được đánh giá thông qua các đặc tính lý học, hóa học sinh học.

Các chỉ tiêu lý học bao gồm nhiệt độ, mầu, mùi, vị, chất rắn lơ lửng. Các chỉ tiêu hóa học (về mặt hữu cơ của nước thải) bao gồm nhu cầu oxy hóa sinh hóa (BOD), nhu cầu oxy hóa hóa học (COD), tổng chất hữu cơ (TOC), tổng nhu cầu oxy (TOD). Các chỉ tiêu hóa học, về mặt vô cơ như độ muối, độ cứng, pH, độ acid và độ kiểm, hàm lượng các ion kim loại (Fe, Mn), hàm lượng các ion amoni, nitrit và phosphate, v.v. Các chỉ tiêu sinh học (chỉ tiêu vi sinh) bao gồm coliforms, fecal coliforms, vi khuẩn gây bệnh và virus. Thành phần và nồng độ của các chỉ tiêu trên đều thay đổi theo thời gian và đặc điểm địa hình/khu vực.

2.1. Đặc tính vật lý của nước thải

2.1.1. Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước sẽ thay đổi theo từng mùa trong năm. Nước bề mặt ở Việt Nam dao động từ 14,3-33,50C.

Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu, do có sự gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và các máy móc sản xuất. Sự thay đổi nhiệt độ nước thải sẽ ảnh hưởng đến một số yếu tố khác như tốc độ lắng của các hạt rắn lơ lửng, độ oxy hòa tan và các hoạt động sinh hóa khác trong nước thải.

2.1.2. Hàm lượng chất rắn

Nước chiếm 99,9% trong nước thải, 0,1% là các thành phần rắn khiến nước thải không trong suốt. Một số chỉ tiêu thể hiện hàm lượng rắn trong dòng thải lỏng như Độ đục, tổng rắn lơ lửng (TSS), tổng rắn hòa tan (TDS).

2.1.3. Mầu

Nước sạch không có màu, nước có màu biểu hiện nước bị ô nhiễm. Nếu bề dày của nước lớn, ta có cảm giác nước có màu xanh nhẹ đó là do nước hấp thụ chọn lọc một số bước sóng nhất định của ánh sáng mặt trời. Nước có màu xanh đậm chứng tỏ trong nước có các chất phú dưỡng hoặc các thực vật nổi phát triển quá mức và sản phẩm phân hủy của thực vật đã chết.

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ sẽ làm xuất hiện axit humic (mùn) hòa tan làm nước có màu vàng. Nước thải của các nhà máy, công xưởng, lò mổ… có nhiều màu sắc khác nhau.

Nước có màu tác động đến khả năng xuyên qua của ánh sáng mặt trời khi đi qua nước, do đó gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Màu do hóa chất gây nên rất độc hại với sinh vật trong nước. Cường độ của màu thường được xác định bằng phương pháp đo quang sau khi đã lọc các chất vẩn đục. Tiêu chuẩn của nước ăn uống < 15 TCU (TCU là đơn vị tính độ màu-True color unit).

2.1.4. Mùi vị

Nước sạch không mùi, không vị. Nước có mùi lạ là triệu chứng nước bị ô nhiễm. Mùi vị trong nước gây ra do hai nguyên nhân chủ yếu:

- Do các sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ trong nước

- Do nước thải có chứa những chất khác nhau, màu và mùi vị của nước đặc trưng cho từng loại.

Mùi vị của nước được xác định theo cường độ tương đối quy ước. Tiêu chuẩn nước uống phải không có mùi, vị lạ.

2.2. Đặc tính hóa học của nước thải

2.2.1. pH

Hàm lượng ion H+ là một chỉ tiêu quan trọng trong nước và nước thải. Đây là một yếu tố rất quan trọng trong quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và phương pháp sinh học. Giống như nước, nước thải có thể được chia thành nước trung tính, nước mang tính axit hoặc kiềm phụ thuộc vào độ pH của dòng thải:

pH = 7: dòng thải trung tính

pH > 7: dòng thải mang tính kiềm

pH < 7: dòng thải mang tính axit

Trong đó dòng thải công nghiệp thường có pH > 5 hoặc pH < 10.

2.2.2. Oxy hòa tan (DO)

Oxy hòa tan trong nước cần thiết cho quá trình hô hấp của các sinh vật thủy sinh và quá trình tự làm sạch của nước. Oxy hòa tan được tạo ra nhờ quá trình hòa tan của oxy khí quyển vào nước và nhờ quá trình quang hợp của tảo và các loài thực vật thủy sinh. Nồng độ DO phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất khí quyển, tốc độ dòng chảy và đặc biệt là sự có mặt của các chất hữu cơ và vi sinh vật. Khi DO thấp, các loài thủy sinh giảm hoạt động hoặc chết. Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá độ ô nhiễm của nước.

Thực tế, độ oxy hòa tan có ảnh hưởng nhiều đến đặc tính của nước thải. Nếu dòng nước thải có DO quá thấp thường có mùi hôi thối, và sẫm mầu (thường có mầu đen).

2.2.3. Nhu cầu oxy hóa sinh học (BOD)

Nhu cầu oxy hóa sinh học là nhu cầu oxy sinh học thường viết tắt là BOD, là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước bằng vi sinh vật hiếu khí. Như vậy BOD là chỉ tiêu để đánh giá hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng nước thải.

2.2.4. Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD)

Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa toàn bộ các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và nước. Chỉ số COD được sử dụng rộng rãi để đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ của nước thải và sự ô nhiễm của nước tự nhiên.

COD và BOD đều là các chỉ số định lượng chất hữu cơ trong nước có khả năng bị oxy hóa nhưng BOD chỉ cho biết lượng các chất hữu cơ dễ bị phân hủy bằng vi sinh vật trong nước, còn COD cho biết tổng lượng các chất hữu cơ có trong nước bị oxy hóa bằng tác nhân hóa học. Do đó tỷ số COD:BOD luôn lớn hơn 1.

2.2.5. Hàm lượng nitơ

Nito có trong nước thải thường là các hợp chất protein và các sản phẩm phân hủy như amoni, nitrit, nitrat. Chúng có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái nước, Trong nước rất cần thiết có một lượng nito thích hợp, đặc biệt là trong nước thải, mối quan hệ giữa BOD với N và P có ảnh hưởng lớn đến sự hình thành và khả năng oxy hóa của bùn hoạt tính. Vì vậy, trong nước thải, các chỉ số như tổng nitơ, amoni, nitrit và nitrat là chỉ số quan trọng cần được xác định trước khi đưa ra lựa chọn công nghệ xử lý.

2.2.6. Hàm lượng photpho (P)

Photpho tồn tại trong nước ở các dạng H2PO4-, HPO42-, PO43-, các polyphosphate và Na3(PO3)6 và photpho hữu cơ. Đây là một trong những nguồn dinh dưỡng cho thực vật thủy sinh, gây ô nhiễm và góp phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các thủy vực. Hàm lượng P thừa trong nước thải làm cho các loại tảo và thực vật lớn phát triển nhanh chóng, làm che lấp bề mặt các thủy vực, hạn chế lượng oxy không khí hòa tan vào trong nước. Sau đó tảo và thực vật thủy sinh tự chết và phân hủy gây thiếu oxy hòa tan và làm cho các sinh vật thủy sinh bị tiêu diệt.

Trong nước thải, chỉ số tổng photpho hoặc phosphate được xác định để đánh giá chất lượng nước thải và đưa ra lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thích hợp.

2.2.7. Hàm lượng kim loại nặng

Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với người và động vật. Nước thải có chứa kim loại nặng thường là các dòng thải công nghiệp với một số kim loại như asen (As), chì (Pb), cadimi (Cd), crom (Cr), v.v.

2.2.8. Dầu mỡ động thực vật

Dầu mỡ động thực vật thường phát sinh từ khu vực nhà bếp hoặc từ ngành công nghiệp chế biến thịt, từ các lò mổ. Dầu mỡ nếu đi vào hệ thống thoát nước thải sẽ đóng kết trên đường ống và làm giảm thể tích của đường ống, gây tắc nghẽn dòng chảy, gây mùi khó chịu và ảnh hưởng đến môi trường. Do vậy hàm lượng dầu mỡ động thực vật là một chỉ số cần được xác định để quyết định xem có cần áp dụng tiền xử lý để loại bỏ dầu mỡ ra khỏi nước thải hay không.

2.3. Đặc tính sinh học của nước thải

Trong nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải từ các khu vui chơi giải trí, khu chăn nuôi, v.v. nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn trong phân người và phân súc vật. Trong đó có thể có nhiều loài vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là các bệnh về đường tiêu hóa như tả, lỵ, thương hàn và các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm.

Một số chỉ tiêu vi sinh được áp dụng để đánh giá chất lượng nước thải bao gồm: coliforms tổng (chỉ điểm vệ sinh), vibrio cholera (vi khuẩn gây bệnh tả), shigella (vi khuẩn gây bệnh lỵ) và salmonella (vi khuẩn gây bệnh thương hàn).

Ảnh hưởng của nước thải không qua xử lý đến môi trường rất đa dạng và phụ thuộc và dạng và hàm lượng chất ô nhiễm. Một số chất ô nhiễm quan trong được đưa ra ở bảng dưới đây dựa vào nguy cơ tiềm tàng của chúng đến môi trường.

Bảng 1: Tác động của một số yếu tố đến chất lượng nước thải

Chỉ tiêu ô nhiễm

Tác động

Tổng rắn lơ lửng (SS)

Tăng lượng bùn lắng và hình thành môi trường yếm khí khi nước thải chưa xử lý được xả vào môi trường

Các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học

Thường là các protein, chất béo. Thường được xác định qua thông số BOD và COD. Nếu xả dòng thải này vào các nguồn nước tự nhiên như sông, suối hoặc hồ, quá trình phân hủy sinh học các chất này có thể giảm lượng oxy hòa tan và hình thành điều kiện yếu khí và gây bất lợi cho các loài thủy sinh

Vi khuẩn gây bệnh

Có thể gây các bệnh truyền nhiễm

Các chất bẩn độc hại

Bao gồm các hợp chất vô cơ và hữu cơ, có thể có độc tính cao, có khả năng gây ung thư, đột biến gen hoặc gây quái thai

Chất hữu cơ bền

Thường bền và không bị loại bỏ trong các hệ thống xử lý nước thải, bao gồm chất hoạt động bề mặt, phenols và hóa chất trừ sâu

Kim loại nặng

Phát sinh trong dòng thải công nghiệp và kinh doanh phải được loại bỏ để phục vụ mục đích tái sử dụng nước thải

Chất vô cơ tan trong nước

Ca, Na và sulfate thường có mặt trong dòng nước thải sinh hoạt, nên được loại bỏ để phục vụ mục đích tái sử dụng nước thải.

Nguồn: Metcalf and Eddy, Inc., 2002.

Bảng 2: Một số thành phần chính trong nước thải sinh hoạt

Hàm lượng trong nước thải (mg/l)

Ô nhiễm nặng

Ô nhiễm trung bình

Ô nhiễm nhẹ

Tổng rắn

1200

700

350

Tổng rắn hòa tan (TDS)

850

500

250

Rắn lơ lửng (SS)

350

200

100

Nitow

85

40

20

Phospho

20

10

6

BOD5

300

200

100

Dầu mỡ

150

100

50

Nguồn: FAO corporate document repository

3. Nước thải y tế

Nước thải y tế là tất cả các loại nước thải phát sinh từ các cơ sở khám, chữa bệnh như bệnh viện, phòng khám tư nhân, v.v. Nước thải y tế có thể được chia thành 2 loại: nước thải sinh hoạt và nước thải khám/chữa bệnh.

Nước thải sinh hoạt là nước thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt thông thường của bệnh nhân, người nhà bệnh nhân và các nhân viên y tế. Nước thải sinh hoạt trong bệnh viện còn phát sinh từ khu vực căn tin – bếp ăn của bệnh viện. Do vậy nước thải y tế có đầy đủ các đặc tính như nước thải thông thường.

Ngoài ra, nước thải y tế còn phát sinh từ các hoạt động khám/chữa bệnh – tạm gọi là nước thải khám/chữa bệnh. Nước thải này phát sinh từ các phòng phẫu thuật, phòng xét nghiệm, khu bệnh nhân truyền nhiễm, khu điều trị ung thư bằng hóa chất. Do vậy, nước thải y tế còn có các hóa chất độc hại, dư lượng dược phẩm, các chất gây độc tế bào, hàm lượng lớn các chất tẩy rửa, chất hoạt động bề mặt và đặc biệt nước thải y tế là nguồn mầm bệnh truyền nhiễm.

Hàm lượng một số chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải bệnh viện các tỉnh phía Bắc được đưa ra ở bảng dưới đây.

Bảng 3: Chất lượng nước thải một số bệnh viện khu vực phía Bắc

STT

Chỉ tiêu ô nhiễm

Đơn vị tính

Hàm lượng trung bình

Tổng

BV tuyến tỉnh

BV tuyến trung ương

1.

pH

-

7,16

7,02

6,81

2.

COD

mg/l

148,79

134,81

142,42

3.

BOD5

mg/l

78,03

77,61

74,41

4.

SSa

mg/l

48,35

35,70

66,43

5.

NH4+ (tính theo N)

mg/l

24,44

27,99

29,44

6.

NO3- (tính theo N)

mg/l

0,15

0,32

0,53

7.

PO43- (tính theo P)

mg/l

6,57

6,70

8,37

8.

S2- (tính theo H2S)

mg/l

2,79

3,54

3,95

9.

Dầu mỡ động thực vật

mg/l

2,62

2,84

2,35

10.

Coliform/100mlb

-

81x104

93x104

75x104

11.

Vibrio cholera/100mlb

-

PHT

PHT

PHT

12.

Shigella/100mlb

-

PHT

PHT

PHT

13.

Salmonella/100mlb

-

PHT

PHT

PHT

(a) – Số liệu năm 2011

(b) – Số liệu năm 2012 – 2013, nước thải sau xử lý

Nguồn: Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường, Kết quả quan trắc môi trường bệnh viện từ năm 2010 – 2013

4. Một số tiêu chuẩn thải

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945 – 2005 về Tiêu chuẩn thải – Nước thải công nghiệp do Bộ Khoa học và công nghệ ban hành

Bảng 4: Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp (Trích TCVN 5945-2005)

TT

Thông số phân tích

Đơn vị

TCVN 5945-2005

A

B

1

pH

-

6 – 9

5,5 - 9

2

COD

mg/L

50

80

3

BOD5 (200C)

mg/L

30

50

4

Chất rắn lơ lửng

mg/L

50

100

5

Tổng Nito

mg/L

15

30

6

Tổng Phôtpho

mg/L

4

6

7

Dầu mỡ khoáng

mg/L

5

5

8

Dầu động thực vật

mg/L

10

20

9

Mn

mg/L

0,5

1

10

As

mg/L

0,05

0,1

11

Pb

mg/L

0,1

0,5

12

Cd

mg/L

0,005

0,01

13

Cu

mg/L

2

2

14

Hg

mg/L

0,005

0,01

15

Coliform

mg/L

3000

5000

Cột A: Nước thải có thể đổ vào thủy vực dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt

Cột B: Nước thải được đổ vào các thủy vực nhận thải khác trừ các thủy vực quy định ở cột A

Quy chuẩn Việt Nam QCVN 28:2010/BTNMT về nước thải y tế do Bộ Tài nguyên và môi trường ban hành

Bảng 5: Tiêu chuẩn nước thải y tế (Trích QCVN 28:2010/BTNMT)

TT

Thông số

Đơn vị

Giá trị C

A

B

1

pH

-

6,5 – 8,5

6,5 – 8,5

2

BOD5 (20oC)

mg/l

30

50

3

COD

mg/l

50

100

4

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

mg/l

50

100

5

Sunfua (tính theo H2S)

mg/l

1,0

4,0

6

Amoni (tính theo N)

mg/l

5

10

7

Nitrat (tính theo N)

mg/l

30

50

8

Phosphat (tính theo P)

mg/l

6

10

9

Dầu mỡ động thực vật

mg/l

10

20

12

Tổng coliforms

MPN/

100ml

3000

5000

13

Salmonella

Vi khuẩn/

100 ml

KPH

KPH

14

Shigella

Vi khuẩn/

100ml

KPH

KPH

15

Vibrio cholerae

Vi khuẩn/

100ml

KPH

KPH

Cột A: quy định giá trị C của các thông số và các chất gây ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải y tế khi thải vào các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

Cột B: quy định giá trị C của các thông số và các chất gây ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải y tế khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt

Khoa Vệ sinh và Sức khỏe môi trường

Tài liệu tham khảo

1. Lương Đức Phẩm, 2002, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo dục.

2. Quy chuẩn Việt Nam QCVN 28:2010/BTNMT, Nước thải y tế.

3. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945:2005/BKHCN, Tiêu chuẩn thải – Nước thải công nghiệp.

4. FAO corporate document repository, Wastewater characteristics and effluent quality parameters, www.fao.org/docrep/t0551e/t0551e03.htm (khai thác ngày 31/3/2014).

5. Metcaft & Eddy, 2002, Wastewater engineering – Treatment and reuse, 4th Edition, The McGraw-Hill.

TỪ KHÓA