Trong bối cảnh ngành y tế Việt Nam ngày càng phát triển với hệ thống cơ sở y tế đa dạng từ bệnh viện trung ương đến các trạm y tế xã phường, vấn đề xử lý nước thải y tế đang trở thành một trong những thách thức lớn về môi trường. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết về hệ thống xử lý nước thải y tế, các công nghệ hiện đại và giải pháp tối ưu đáp ứng yêu cầu ngày càng nghiêm ngặt của quy chuẩn môi trường quốc gia.

Thực trạng và tầm quan trọng của xử lý nước thải y tế tại Việt Nam

Theo báo cáo của Bộ Y tế, hiện cả nước có khoảng 51.962 cơ sở y tế, bao gồm 13.641 cơ sở y tế công lập và 38.321 cơ sở y tế ngoài công lập. Tổng lượng nước thải y tế phát sinh trung bình khoảng 130.000 m³/ngày đêm trên toàn quốc. Tỷ lệ nước thải y tế được xử lý tại các bệnh viện năm 2021 đạt khoảng 93%, vượt chỉ tiêu Chính phủ giao (91%).

Mặc dù đã có những chuyển biến tích cực, tình hình xử lý nước thải y tế vẫn còn nhiều hạn chế, đặc biệt tại các trạm y tế tuyến xã, chỉ đạt tỷ lệ 50,76%. Con số này còn khá xa so với mục tiêu đề ra tại Đề án tổng thể xử lý chất thải y tế (Quyết định số 2038/QĐ-TTg) là 100% cơ sở y tế phải xử lý chất thải đạt quy chuẩn môi trường vào năm 2020.

Nước thải y tế có đặc thù riêng biệt khi chứa nhiều chất độc hại, vi khuẩn gây bệnh, kháng sinh, kim loại nặng và có thể cả đồng vị phóng xạ. Nếu không được xử lý đúng cách, những chất thải này có thể gây ô nhiễm môi trường, lây lan dịch bệnh và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng.

Đặc điểm và thành phần của nước thải y tế

Nước thải y tế được hình thành từ nhiều nguồn khác nhau trong các cơ sở y tế, chủ yếu bao gồm:

1. Nước thải sinh hoạt: Phát sinh từ khu vực nhà vệ sinh, nhà ăn, hoạt động sinh hoạt của bệnh nhân, người nhà bệnh nhân và nhân viên y tế.
2. Nước thải y khoa: Phát sinh từ hoạt động khám chữa bệnh, xét nghiệm, điều trị, phẫu thuật, rửa dụng cụ y tế.
3. Nước thải từ hoạt động đặc thù: Như chụp X-quang, xạ trị, và các khu vực sử dụng hóa chất đặc biệt hoặc chất phóng xạ.

Ước tính mỗi bệnh viện thải ra khoảng 0,4 đến 0,95 m³ nước thải trên một giường bệnh mỗi ngày, tùy thuộc vào quy mô và loại hình của cơ sở y tế. Nước thải y tế thường có nồng độ BOD5 dao động từ 80-180 mg/l, cùng với hàm lượng chất rắn lơ lửng và các chất dinh dưỡng như nitơ, phospho.

Điều đáng lo ngại nhất là nước thải y tế chứa nhiều loại vi sinh vật gây bệnh, có thể bao gồm vi khuẩn Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae và nhiều loại virus, động vật nguyên sinh khác. Thêm vào đó, sự hiện diện của kháng sinh trong nước thải còn có thể góp phần vào sự phát triển của các vi khuẩn kháng thuốc.

Quy chuẩn kỹ thuật về xử lý nước thải y tế tại Việt Nam

Việt Nam đã ban hành QCVN 28:2010/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải y tế, quy định chi tiết về các thông số kỹ thuật và giới hạn cho phép của các chất ô nhiễm trong nước thải y tế trước khi thải ra môi trường.

Theo quy chuẩn này, nước thải y tế phải được xử lý và khử trùng trước khi thải ra môi trường. Giá trị tối đa cho phép của các thông số và chất gây ô nhiễm được tính theo công thức: Cmax = C x K, trong đó C là giá trị cơ bản, K là hệ số tùy thuộc quy mô và loại hình cơ sở y tế.

Các thông số chính cần kiểm soát bao gồm:

• pH: 6,5-8,5
• BOD5: 30-50 mg/l (tùy loại nguồn tiếp nhận)
• COD: 50-100 mg/l (tùy loại nguồn tiếp nhận)
• Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): 50-100 mg/l
• Amoni (tính theo N): 5-10 mg/l
• Phốt phát (tính theo P): 6-10 mg/l
• Tổng Coliforms: 3000-5000 MPN/100ml
• Các vi khuẩn gây bệnh như Salmonella, Shigella và Vibrio cholerae: Không được phát hiện

Quy chuẩn cũng yêu cầu kiểm soát đặc biệt đối với các cơ sở y tế có sử dụng nguồn phóng xạ, với giới hạn tổng hoạt độ phóng xạ α là 0,1 Bq/l và tổng hoạt độ phóng xạ β là 1,0 Bq/l.

Các công nghệ xử lý nước thải y tế hiện đại

Hiện nay, có nhiều công nghệ xử lý nước thải y tế được áp dụng tại Việt Nam, trong đó nổi bật là bốn công nghệ chính:

1. Công nghệ AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic)

AAO là công nghệ sinh học xử lý hiệu quả các loại nước thải chứa hàm lượng dinh dưỡng cao như nước thải y tế. Công nghệ này kết hợp ba giai đoạn xử lý sinh học:

• Giai đoạn kỵ khí (Anaerobic): Khử hydrocacbon, kết tủa kim loại nặng, photpho và phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các hợp chất đơn giản hơn.
• Giai đoạn thiếu khí (Anoxic): Khử nitrat (NO3) thành khí nitơ (N2) và tiếp tục giảm BOD, COD. Quá trình này còn gọi là quá trình nitrat hóa.
• Giai đoạn hiếu khí (Oxic): Chuyển hóa amoni (NH4) thành nitrat (NO3), khử BOD, COD và các hợp chất sunfua.

Ưu điểm của công nghệ AAO:

• Xử lý nước thải y tế đạt hiệu quả cao, đáp ứng QCVN 28:2010/BTNMT
• Chi phí vận hành và quản lý thấp
• Dễ dàng di dời hoặc mở rộng hệ thống khi cần thiết
• Thiết kế dạng module kín giúp tạo mỹ quan và không phát tán mùi khó chịu

2. Công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

MBBR là công nghệ xử lý sinh học kết hợp giữa phương pháp Aerotank truyền thống và lọc sinh học hiếu khí. Đặc điểm quan trọng của công nghệ này là sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh vật bám dính, sinh trưởng và phát triển.

Ưu điểm của công nghệ MBBR:

• Mật độ vi sinh vật xử lý trên một đơn vị thể tích cao
• Tải trọng hữu cơ cao hơn so với hệ thống bùn hoạt tính thông thường
• Tiết kiệm diện tích xây dựng
• Dễ dàng vận hành và chống chịu tốt với các dao động tải trọng

3. Công nghệ MBR (Membrane Bioreactor)

MBR là sự kết hợp giữa phương pháp sinh học và lý học, sử dụng màng lọc thay thế cho bể lắng thứ cấp trong quy trình xử lý bùn hoạt tính truyền thống. Công nghệ này đặc biệt hiệu quả trong việc loại bỏ vi sinh vật và các chất rắn lơ lửng.

Mỗi đơn vị MBR gồm nhiều sợi rỗng liên kết với các lỗ lọc cực nhỏ mà vi sinh vật không thể đi qua, giúp loại bỏ vi sinh vật mà không cần quá trình khử trùng thông thường.

Ưu điểm của công nghệ MBR:

• Hiệu suất xử lý cao, chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cao
• Loại bỏ hiệu quả vi khuẩn và virus mà không cần sử dụng nhiều hóa chất khử trùng
• Tiết kiệm không gian nhờ kết hợp xử lý sinh học và lọc trong cùng một hệ thống
• Khả năng chịu tải dao động tốt

4. Công nghệ Aerotank

Aerotank là công nghệ lâu đời nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi nhờ tính hiệu quả và chi phí thấp. Bản chất của công nghệ này là quá trình xử lý hiếu khí nhân tạo, trong đó vi sinh vật hiếu khí sử dụng chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng để phát triển, từ đó giảm nồng độ chất ô nhiễm.

Ưu điểm của công nghệ Aerotank:

• Dễ dàng xây dựng và vận hành
• Chi phí đầu tư và vận hành thấp
• Ứng dụng được cho nhiều loại nước thải khác nhau
• Hiệu quả xử lý ổn định

Quy trình công nghệ xử lý nước thải y tế tiêu chuẩn

Quy trình xử lý nước thải y tế đạt chuẩn thường bao gồm các công đoạn sau:

1. Xử lý sơ bộ và điều hòa

• Song chắn rác: Loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn như giẻ, giấy, băng gạc để tránh tắc nghẽn đường ống và bảo vệ thiết bị bơm.
• Bể điều hòa: Làm đồng đều lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm, tránh hiện tượng đột biến tải trọng cho các công đoạn xử lý tiếp theo. Tại bể điều hòa thường lắp đặt hệ thống khuấy trộn để ngăn ngừa lắng cặn và hiện tượng phân hủy yếm khí gây mùi.

2. Xử lý hóa lý

• Bể keo tụ – tạo bông: Sử dụng hóa chất keo tụ như PAC (Poly Aluminium Chloride) và chất trợ keo tụ như Polymer để tạo thành các bông cặn lớn, giúp loại bỏ các chất lơ lửng, kim loại nặng và một phần các chất hữu cơ.
• Bể lắng sơ cấp: Cho phép các bông cặn đã được tạo thành lắng xuống đáy bể, tách ra khỏi dòng nước thải.

3. Xử lý sinh học

Tùy theo công nghệ được lựa chọn (AAO, MBBR, MBR hoặc Aerotank), nước thải sẽ được xử lý bằng phương pháp sinh học phù hợp:

• Hệ thống AAO: Nước thải đi qua ba ngăn xử lý kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí.
• Hệ thống MBBR: Nước thải tiếp xúc với các giá thể di động có vi sinh vật bám dính.
• Hệ thống MBR: Kết hợp bể sinh học hiếu khí với màng lọc để tách bùn.
• Hệ thống Aerotank: Bùn hoạt tính lơ lửng trong bể sục khí.

4. Xử lý bậc ba

• Bể lắng thứ cấp (không áp dụng đối với MBR): Tách bùn hoạt tính ra khỏi dòng nước thải đã qua xử lý sinh học.
• Lọc bậc cao (tùy chọn): Loại bỏ triệt để các chất rắn lơ lửng còn sót lại bằng các bộ lọc áp lực hoặc lọc trọng lực.

5. Khử trùng

• Bể khử trùng: Nước thải sau xử lý được tiếp xúc với hóa chất khử trùng (thường là Chlorine hoặc các hợp chất Chlorine) để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh còn sót lại. Liều lượng sử dụng thường từ 1-4 mg/l tùy theo mức độ ô nhiễm và yêu cầu xử lý.

6. Xử lý bùn thải

• Bể chứa và phân hủy bùn: Bùn từ các bể lắng được thu gom về bể phân hủy, thường là bể phân hủy yếm khí, để giảm thể tích và ổn định bùn trước khi đưa đi xử lý cuối cùng.
• Máy ép bùn: Làm giảm độ ẩm của bùn, tạo bánh bùn khô để dễ dàng vận chuyển và xử lý.

Xu hướng và giải pháp tối ưu cho hệ thống xử lý nước thải y tế

Tích hợp công nghệ hiện đại

Xu hướng hiện nay là kết hợp nhiều công nghệ tiên tiến để tối ưu hóa hiệu quả xử lý:

1. Kết hợp AAO-MBR: Tận dụng ưu điểm của cả hai công nghệ, vừa xử lý hiệu quả chất dinh dưỡng, vừa đảm bảo chất lượng nước đầu ra tối ưu nhờ màng lọc.
2. Ứng dụng công nghệ sinh học tiên tiến: Sử dụng các chủng vi sinh đặc biệt có khả năng phân hủy các hợp chất kháng sinh và dược phẩm trong nước thải y tế.
3. Tự động hóa và điều khiển thông minh: Áp dụng hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) và IoT để giám sát, điều khiển và tối ưu hóa quy trình xử lý.

Mô hình thiết kế tiết kiệm diện tích

Với nhiều bệnh viện, đặc biệt là các cơ sở y tế trong đô thị, diện tích là một yếu tố quan trọng cần xem xét:

1. Thiết kế theo module: Hệ thống được thiết kế dạng khối compact, tiết kiệm không gian.
2. Hệ thống ngầm: Xây dựng một phần hoặc toàn bộ hệ thống xử lý dưới mặt đất, tận dụng không gian mặt đất cho các mục đích khác.
3. Tích hợp công nghệ xử lý cường độ cao: Sử dụng các công nghệ có cường độ xử lý cao như MBR giúp giảm diện tích xây dựng đến 50% so với các hệ thống truyền thống.

Giải pháp tiết kiệm năng lượng và vận hành bền vững

1. Tối ưu hóa sục khí: Sử dụng thiết bị sục khí hiệu suất cao và hệ thống điều khiển DO (Dissolved Oxygen) thông minh giúp tiết kiệm đến 30% năng lượng.
2. Thu hồi năng lượng: Ứng dụng công nghệ thu hồi khí Biogas từ quá trình phân hủy yếm khí bùn thải để tạo nhiệt hoặc điện năng.
3. Bổ sung vi sinh chuyên biệt: Sử dụng các sản phẩm vi sinh công nghiệp như Microbe-Lift IND với 13 chủng vi sinh hoạt tính mạnh giúp tăng hiệu quả xử lý và ổn định hệ thống.

Giải pháp tối ưu cho các trạm y tế quy mô nhỏ

Đối với các trạm y tế xã, phường có quy mô nhỏ và nguồn lực hạn chế, có thể áp dụng:

1. Hệ thống xử lý gói nhỏ gọn: Lắp đặt các hệ thống xử lý đồng bộ, nhỏ gọn với công suất phù hợp (0,5-5 m³/ngày).
2. Công nghệ sinh học tiết kiệm năng lượng: Như bể lọc sinh học ngập nước hoặc hệ thống lọc sinh học nhỏ giọt.
3. Mô hình xử lý tập trung cho cụm xã: Xây dựng hệ thống xử lý tập trung cho nhiều trạm y tế gần nhau, tối ưu hóa chi phí đầu tư và vận hành.

Thách thức và giải pháp trong quản lý hệ thống xử lý nước thải y tế

Thách thức hiện tại

1. Nguồn lực tài chính hạn chế: Nhiều cơ sở y tế, đặc biệt ở khu vực nông thôn, thiếu nguồn lực để đầu tư hệ thống xử lý đạt chuẩn.
2. Nhân lực vận hành: Thiếu nhân lực chuyên môn để vận hành và bảo trì hệ thống xử lý.
3. Dao động tải trọng: Nước thải y tế thường có tải trọng không ổn định, gây khó khăn cho quá trình xử lý.
4. Các hợp chất khó phân hủy: Sự hiện diện của kháng sinh, hormone và các dược phẩm khó phân hủy sinh học.

Giải pháp đề xuất

1. Tăng cường đầu tư công: Nhà nước cần ưu tiên nguồn ngân sách cho xử lý nước thải y tế, đặc biệt tại các khu vực nông thôn, miền núi.
2. Đào tạo chuyên sâu: Tổ chức các khóa đào tạo cán bộ vận hành hệ thống xử lý nước thải y tế.
3. Phát triển công nghệ phù hợp: Nghiên cứu và phát triển các công nghệ xử lý phù hợp với đặc thù của từng loại cơ sở y tế và vùng miền.
4. Tăng cường giám sát và kiểm tra: Thường xuyên kiểm tra, đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý và xử lý nghiêm các vi phạm.

Kết luận

Hệ thống xử lý nước thải y tế đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Việc lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp cần dựa trên nhiều yếu tố như quy mô cơ sở y tế, đặc điểm nước thải, điều kiện địa phương và ngân sách đầu tư.

Mặc dù đã có nhiều tiến bộ, Việt Nam vẫn cần nỗ lực hơn nữa để đạt được mục tiêu 100% cơ sở y tế xử lý nước thải đạt quy chuẩn môi trường. Điều này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các bộ ngành, địa phương cùng với việc áp dụng các công nghệ tiên tiến và giải pháp quản lý hiệu quả.

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ và tăng cường nhận thức về môi trường, tương lai của hệ thống xử lý nước thải y tế tại Việt Nam hứa hẹn sẽ có nhiều cải tiến, góp phần xây dựng một hệ thống y tế xanh và bền vững.