Công nghệ AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic) là giải pháp ưu việt để xử lý nước thải y tế trong bệnh viện, phòng khám. Quá trình gồm bể kỵ khí, bể thiếu khí và bể hiếu khí, kết hợp xử lý hóa-lý, giúp loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ, vi sinh vật, kim loại nặng và dược phẩm tồn dư. Sau bước tiền xử lý bằng song chắn rác và bể lắng sơ cấp, nước thải được ổn định lưu lượng ở bể điều hòa, tránh sốc tải. Tiếp đó, cụm AAO phân hủy các chất hữu cơ, khử nitơ-photpho, đảm bảo nước đầu ra đạt QCVN 28:2010/BTNMT. Bùn sinh học lắng tách, tuần hoàn về bể, trong khi nước được khử trùng bằng hóa chất hoặc tia cực tím trước khi xả. Công nghệ này giảm chi phí vận hành, dễ mở rộng, nhưng cần quản lý, bảo trì.

1. Nguồn Gốc, Thành Phần và Tính Chất Nước Thải Y Tế

1.1 Nguồn Gốc Phát Sinh

• Bệnh viện, Phòng khám, Trung tâm y tế dự phòng, Cơ sở nghiên cứu và sản xuất thuốc:
  Các hoạt động khám chữa bệnh, xét nghiệm, nghiên cứu, xử lý mẫu bệnh phẩm, pha chế thuốc… đều tạo ra lượng nước thải đáng kể.

• Nước thải sinh hoạt từ bệnh nhân và nhân viên y tế:
  Phát sinh từ các hoạt động tắm rửa, giặt giũ, vệ sinh cá nhân, khu căn tin, bếp ăn.

• Nước thải chuyên ngành y tế:
  Bao gồm nước thải từ khoa truyền nhiễm, khoa xét nghiệm, khoa ngoại, khoa nội trú, … Chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, virus, ký sinh trùng), hóa chất khử trùng, dung dịch sát khuẩn, kim loại nặng, dược phẩm tồn dư (thuốc kháng sinh, hóa chất điều trị…).

1.2 Thành Phần Nước Thải Y Tế

a. Chất rắn (TS, TSS và TDS)

• Chất rắn hòa tan:
  Kích thước 10^-8 – 10^-6 mm, không thể lắng.
• Chất rắn lơ lửng (bùn cặn):
  Kích thước 10^-3 – 1 mm, có thể lắng hoặc được loại bỏ bằng phương pháp lắng, lọc.
• Hạt keo:
  Kích thước 10^-5 – 10^-4 mm, khó lắng tự nhiên, cần có quá trình keo tụ – tạo bông (nếu cần thiết).

b. Các chỉ tiêu hữu cơ

• BOD5 (Nhu cầu oxy sinh hóa):
  120 – 200 mg/L, phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ dễ phân hủy sinh học.
• COD (Nhu cầu oxy hóa học):
  150 – 250 mg/L, chỉ thị tổng lượng chất hữu cơ (dễ và khó phân hủy).

c. Nitơ và Photpho

• Nitơ tổng:
  50 – 90 mg/L, chủ yếu ở dạng NH₄⁺ (Amoni) và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ.
• Photpho:
  Thường ở dạng orthophotphat (PO₄^3-) và polyphotphat, cần xử lý để tránh hiện tượng phú dưỡng nguồn tiếp nhận.

d. Chất Khử Trùng, Chất Độc Hại

• Hợp chất chứa clo (cloramin B, clorua vôi…):
  Thường sử dụng trong sát khuẩn, có thể ảnh hưởng đến vi sinh vật hữu ích trong quá trình xử lý sinh học.
• Kim loại nặng (Pb, Hg, Cd…) và hợp chất AOX từ hoạt động chụp X-quang, xét nghiệm.
  Những chất này cần được tách, kết tủa hoặc xử lý sinh học – hóa lý phù hợp.

e. Vi Sinh Vật Gây Bệnh

• Salmonella sp. (thương hàn, phó thương hàn),
• Shigella sp. (bệnh lỵ),
• Vibrio cholerae (tả),
• Các loại virus, ký sinh trùng, nấm bệnh,…
  Nếu nước thải y tế không được xử lý đúng quy trình, sẽ gây nguy cơ lây lan dịch bệnh và ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường.

2. Quy Trình Xử Lý Nước Thải Y Tế Bằng Công Nghệ AAO

2.1 Tiền Xử Lý

Mục đích là loại bỏ sớm các tạp chất có kích thước lớn và điều hòa lưu lượng, tránh sốc tải cho cụm xử lý sinh học.

a. Song chắn rác

• Loại bỏ rác thải lớn trước khi nước thải đi vào trạm bơm hoặc khu xử lý.
• Tùy lưu lượng và tính chất, có thể lắp đặt song chắn rác thủ công, cơ giới hoặc kết hợp máy nghiền.

b. Bể Lắng Sơ Cấp Kết Hợp Bể Điều Hòa

• Lắng sơ cấp: Tách cát, sỏi, chất rắn vô cơ có tỉ trọng cao, tránh lắng đọng ở các bể sau.
• Bể điều hòa: Cân bằng lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm; kết hợp cấp khí nhằm hạn chế phân hủy kỵ khí gây mùi.
• Thường thiết kế bể lắng đứng hoặc bể lắng ngang tùy diện tích và đặc tính nước thải.

2.2 Xử Lý Chính – Cụm Vi Sinh AAO

a. Bể Kỵ Khí (Anaerobic)

• Tạo môi trường không có oxy, vi sinh kỵ khí sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp (hydrocacbon, protein, chất béo, …).
• Khử kim loại nặng, kết tủa photpho một phần và có thể hạn chế chất khử trùng dư.

b. Bể Thiếu Khí (Anoxic)

• Môi trường chứa lượng oxy hòa tan rất thấp (DO ~ 0,1 – 0,5 mg/L).
• Diễn ra quá trình khử nitrat (NO₃^- thành N₂) và tiếp tục giảm các chỉ số BOD, COD.
• Đồng thời, một phần photpho cũng có thể được hấp thụ thông qua quá trình tổng hợp sinh khối.

c. Bể Hiếu Khí (Aerotank)

• Cấp oxy liên tục bằng máy thổi khí, duy trì nồng độ DO từ 2 – 4 mg/L.
• Vi sinh vật hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ còn lại, chuyển NH₄⁺ thành NO₃^- (quá trình nitrification), giảm BOD, COD, H₂S,…
• Hình thành bùn hoạt tính, trong đó vi sinh vật hấp thụ và đồng hóa chất dinh dưỡng (N, P).

2.3 Xử Lý Cặn và Tách Nước Lắng Trong

• Sau cụm xử lý AAO, nước thải chứa bùn vi sinh lơ lửng cần tách riêng.
• Bể lắng: Sử dụng lực trọng trường để lắng bông bùn, tuần hoàn bùn về bể thiếu khí (Anoxic) hoặc hiếu khí (tùy thiết kế), phần bùn dư đưa sang bể chứa bùn.
• Phương pháp lọc (nếu cần): Áp dụng màng MBR, UF, MF để nâng cao chất lượng nước sau sinh học, thích hợp cho quy mô bệnh viện lớn hoặc yêu cầu xả thải khắt khe.

2.4 Hoàn Thiện Khử Trùng

• Nước thải sau lắng thường có vi sinh vật gây bệnh còn sót lại.
• Có thể dùng:
  • Hóa chất oxy hóa mạnh: Clo, Cloramin B, NaOCl,…
  • Tia cực tím (UV): Xử lý hiệu quả với dòng nước ít màu, độ đục thấp.
  • Ozone: Giúp khử mùi, diệt khuẩn hiệu quả, nhưng chi phí đầu tư thường cao.

Lựa chọn phương pháp khử trùng phụ thuộc vào quy mô, chất lượng nước sau xử lý và tiêu chuẩn xả thải.

3. Sơ Đồ Công Nghệ AAO Và Thuyết Minh

3.1 Sơ Đồ Công Nghệ (Khái Quát)

1. Nguồn phát sinh nước thải (khoa khám bệnh, phẫu thuật, nhà vệ sinh, phòng xét nghiệm…).
2. Song chắn rác → Bể lắng sơ cấp kết hợp bể điều hòa → Bể Kỵ khí (Anaerobic) → Bể Thiếu khí (Anoxic) → Bể Hiếu khí (Aerotank) → Bể Lắng → Khử trùng → Xả ra nguồn tiếp nhận.

3.2 Thuyết Minh Các Bể Xử Lý

• Bể Khử Trùng & Bể Tự Hoại (trường hợp thiết kế tiền khử trùng, tiền lắng): Dùng hóa chất khử trùng thô hoặc tách chất bẩn rắn trước khi đưa nước thải vào hệ thống chung.

• Bể Điều Hòa:

  • Giúp ổn định lưu lượng và nồng độ.
  • Tránh tình trạng sốc tải cho cụm sinh học phía sau.
  • Thông khí đều để hạn chế mùi.

• Bể Kỵ Khí (Anaerobic):

  • Phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành dạng đơn giản hơn.
  • Giảm BOD, COD bước đầu.

• Bể Thiếu Khí (Anoxic):

  • Tiến hành khử nitrat thành khí N₂, giúp tiết kiệm lượng oxy tiêu thụ so với xử lý hoàn toàn bằng bể hiếu khí.
  • Kết hợp tuần hoàn bùn từ bể lắng để tối ưu quá trình xử lý.

• Bể Hiếu Khí (Aerotank):

  • Phân hủy triệt để các chất hữu cơ, ô nhiễm còn lại.
  • Chuyển hóa NH₄⁺ thành NO₃^- (nitrification).
  • Hình thành bùn hoạt tính (vi sinh vật hiếu khí).

• Bể Lắng:

  • Lắng bùn hoạt tính, tách pha rắn – lỏng.
  • Bùn tuần hoàn về bể thiếu khí/hiếu khí, bùn dư chuyển sang bể chứa bùn.

• Khử Trùng:

  • Loại bỏ mầm bệnh còn lại trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.
  • Đảm bảo đạt quy chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT (hoặc quy định hiện hành).

4. Ưu, Nhược Điểm Của Công Nghệ AAO

4.1 Ưu Điểm

• Hiệu quả xử lý cao:
  Đạt được tiêu chuẩn xả thải cho nước thải y tế, loại bỏ vi sinh vật gây bệnh.
• Chi phí vận hành thấp:
  So với nhiều công nghệ màng yêu cầu năng lượng cao, AAO hợp lý về năng lượng tiêu hao.
• Dễ mở rộng:
  Khi cần tăng công suất, có thể thêm module mà không phải phá dỡ hệ thống cũ.
• Hạn chế mùi hôi:
  Các bể được đậy kín, khí thải có thể được thu gom và xử lý.
• Tính linh hoạt:
  Có thể kết hợp nhiều phương pháp (hóa – lý – sinh) nếu tính chất nước thải phức tạp.

4.2 Nhược Điểm

• Chi phí đầu tư ban đầu:
  Xây dựng công trình ngầm, lắp thiết bị thổi khí, bơm tuần hoàn, khử trùng… đòi hỏi vốn đầu tư cao.
• Quản lý và bảo trì định kỳ:
  Hệ thống cần giám sát vi sinh, nồng độ oxy, pH, dinh dưỡng… để duy trì hiệu suất.
• Yêu cầu diện tích:
  Tùy quy mô mà diện tích bể xử lý có thể lớn, cần bố trí phù hợp với mặt bằng cơ sở y tế.

Công nghệ AAO, với khả năng xử lý đồng thời các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ, nitơ, photpho và vi sinh vật gây bệnh, là lựa chọn tối ưu cho nhiều bệnh viện, phòng khám hiện nay. Bằng cách thiết kế, vận hành và kiểm soát quá trình một cách khoa học, hệ thống AAO có thể đáp ứng các quy chuẩn nghiêm ngặt về xả thải, đồng thời tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn cho môi trường xung quanh.