مقاله تصفیه فاضلاب بیمارستانی؛ راهکارها ، مشکلات و تأثیرات آن بر محیط زیست

بخشی از مقاله

تصفیه فاضلاب بیمارستانی؛ راهکارها ، مشکلات و تأثیرات آن بر محیط زیست

چکیده

به طور کلی از مهمترین اهداف تصفیه فاضلاب ها می توان به کنترل آلودگی محیط زیست، جلـوگیري از شیوع بیماري هاي عفونی و مزمن، حفظ زیبایی محیط زیست و امکان استفاده مجدد از پساب اشـاره نمود. در این راستا فاضلاب بیمارستانی حاوي عوامل پاتوژن و میکرو ارگانیزم هاي مختلفـی اسـت کـه ضرورت توجه بیشتر به این منابع آلاینده را آشکار می سازد. در صورتی که فاضلاب هاي بیمارستانی به نحو مناسبی تصفیه شوند می توان از فاضلاب تصفیه شده جهـت مصـارف کشـاورزي اسـتفاده نمـود . گسترش شهرها و افـزایش جمعیـت، سـرعت رونـد ایجـاد انـواع موسسـات و مراکـز درمـانی از جملـه بیمارستان هاي عمومی و تخصصی، مراکز بهداشتی و درمانی، داروخانـه ها،آزمایشـگاه هـاي تشـخیص طبی و کنترل کیفیت دارویی و غذایی، رادیولوژي ها و... را به سـرعت افـزایش داده اسـت. هـم چنـین افزایش جمعیت و به طبع آن تعداد بیماران، پیشرفت علم پزشکی و دارویی و مصرف سـرانه بـالاي دارو و مصرف داروهاي جدید و پیچیده تر باعث تغییر در کیفیت و ویژگی هاي فاضلاب بیمارستانی گردیده است. این در صورتی است که تاثیر بسیاري از این مواد بر شبکه فاضلاب شهري و محیط زیسـت هنـوز مشخص نیست ومعمولاً این مواد سمی وارد شبکه جمع آوري و تصفیه خانه اي می شوند که بـه روش بیولوژیکی فاضلاب را تصفیه می کند.

کلمات کلیدي

پساب بیمارستانی ، سیستم هاي تصفیه فاضلاب ، مواد سمی و بیماریزا ، غلظت BOD و COD و آب تصفیه

شده

.1مقدمه

فاضلاب بیمارستان ها یکی از فاضلاب هاي بسیار آلوده و خطرناك می باشد که در صورت عدم تصـفیه و دفـع مناسب باعث مخاطرات بهداشتی می گردند. بیمارستان ها در روز در حـدود1200 - 400 لیتـر آب بـه ازاي هـر تخـت مصرف می کنند و فاضلاب بیمارستان ها و مراکز درمانی کیفیتی مانند فاضلاب شهري دارند امـا ممکـن اسـت حـاوي ترکیبات بالقوه خطرناك گوناگونی نظیر عوامل بیماریزاي میکروبی، مواد شـیمیایی خطرنـاك، داروهـا و ایزوتـوپ هـاي پرتوساز که از بخش هاي مختلف وارد سیستم فاضلاب می گردند، باشند. لذا توجه به تصفیه فاضلاب هاي بیمارسـتانی از اهمیت ویژه اي برخوردار می باشد. از مهمترین اهداف تصفیه فاضلاب هـا مـی تـوان بـه تـامین شـرایط بهداشـتی و جلوگیري از انتشار بیماریها، حفظ زیبایی محیط زیست و استفاده مجدد از فاضلاب اشاره نمود.

بنابراین، این نوع فاضلاب ها باید به طریقه مناسب تصـفیه و دفـع گـردد و در صـورت عـدم تصـفیه مناسـب و راهیابی به منابع آب زیر زمینی و سطحی و خاك موجب بروز اپیدمی هایی نظیر وبا، حصبه، هپاتیت و ... در جامعه مـی گردد.

.2 مشکلات زیست محیطی فاضلاب بیمارستانی

یکی از مهمترین مشکلات فاضلاب بیمارستانی، تخلیه آنها به شبکه سنتی جمع آوري فاضلاب است کـه بـدون پیش تصفیه صورت می گیرد. در (شکل (1 مشکل فاضلاب بیمارستانی و تخلیه آن به شبکه فاضلاب توضیح داده شـده است.

شکل : 1 فاضلاب بیمارستانی و تخلیه آن به شبکه فاضلاب

در بیمارستان ها بسیاري از مواد گوناگون در کنار دیگر داروها استفاده می گردند. ضد عفونی کننده هامعمـولاً داراي مواد شیمیایی فعالی هستند. بسیاري از داروها پس از مصرف، بدون هیچ تغییر ماهیتی توسط بیمار دفـع شـده و وارد شبکه فاضلاب می گردند. فاضلاب بیمارستانی شامل آلوده کننده هاي خطرناکی است که نیازمند پیش تصفیه می باشند تا از آلودگی شبکه فاضلاب و رودخانه ها جلوگیري گردد. لجن حاصل از این پیش تصفیه بایـد مـدیریت صـحیح شده و در صورتی که به خوبی تصفیه و پاکسازي نگردد، نمی توان به عنوان کود از آن استفاده کرد.

.3 روش هاي تصفیه فاضلاب بیمارستانی

یکی از مهم ترین روش هاي تصفیه فاضلاب ها، تصفیه بیولوژیک می باشد. هدف اصلی در این روش هـا، لختـه سازي و جداسازي مواد جامد کلوییدي و مواد آلی است. تصفیه بیولوژیکی فاضلاب ممکن است به روش رشد چسـبیده و یا رشد معلق انجام شود. یکی از متداول ترین روش هاي تصفیه بیولوژیک هوازي با رشـد معلـق، فراینـد لجـن فعـال است که داراي مدل هاي مختلفی نظیر لجن فعال متداول، اختلاط کامل، هوادهی ممتـد، تغذیـه مرحلـه اي، هـوادهی کاهشی، نهرهاي اکسیداسیون و موارد مشابه است.

سیستم تصفیه فاضلاب بیمارستان باید شامل عملیات تصفیه اولیه، ثانویه، نهایی و در نهایـت عمـل گنـدزدایی باشد. اما اغلب از نوع واحدهاي کوچک و یا یکپارچه هستند که در صورت طراحی و راهبري مناسـب نتـایج مطلـوبی را در پی خواهند داشت. متداول ترین فرایند تصفیه واحدهاي کوچک عبارتند از هوادهی ممتـد، تثبیـت تماسـی و ...مـی باشد.

از دیگرروشـهاي تصـفیه فاضـلاب بیمارسـتانی سیسـتم راکتورغشـایی غوطـه ور submerged membrane bioreactor می باشد.(شکل .(2

SMBR داراي مزایاي MBR مانند حذف کامل مواد معلق در خروجی، ضدعفونی خروجی، ظرفیـت بـار آلـی زیاد، تولید لجن کم یا صفر و start-up سریع است و علاوه بر آن داراي ابعاد کوچکتر و میزان مصـرف انـرژي کمتـري است.

سیستم SMBR به عنوان یک تکنولوژي تصفیه فاضلاب جدید در تصـفیه فاضـلاب شـهري، فاضـلاب صـنایع دباغی و صنایع روغنی و هم چنین فاضلاب هاي بیمارستانی به کار می رود. [7]

شکل :2 طرح یک سیستم SMBR

روش فیزیکی – شیمیایی از دیگر روش هاي تصفیه فاضلاب بیمارستانی می باشد. تصفیه فیزیکـی – شـیمیایی فاضلاب بیمارستانی روش مناسبی است که به وسیله رسوب گذاري و ته نشینی، لخته سازي، فیلتراسیون وکلرزنی بـه صورت متوالی میتواند کاهش250 میلی گرم در لیتر را براي COD در پی داشته باشد. [3]

.4 مشخصات بیولوژیکی و شیمیایی فاضلاب بیمارستانی

کارهاي پژوهشی انجام شده در مورد فاضلاب بیمارستانی نشان داده است که این نوع فاضلاب داراي مشخصات و عواملی است که در مقابل تجزیه بیولوژیکی مقاومت می کنند. هم چنین تحقیقات ویروس شناسی انجام شده بر روي آب هاي سطحی وجود انترو ویروس و انواع دیگر ویروس ها مثـل آدنـو ویـروس را در فاضـلاب بیمارسـتانی بـه اثبـات رسانده است. بعضی بررسی هاي صورت گرفته بر وجود مقـداري آلـوده ك ننـده HIV در طبیعـت و فاضـلاب اشـاره دارند. هم چنین معلوم شده است که 0.86 تا 0.014 ذره از ویروس HIV در یک لیتر از فاضلاب بیمارسـتانی وجـود دارد. بعلاوه بررسی ها بر روي فاضلاب بیمارستانی وجود مقادیر زیاد مولکول کلرین و فلزات سنگین مثل جیـوه و نقـره را مشخص کرده است. مقادیر قابل توجه COD( 1900 mg/l) و BOD( 700 mg/l) در این فاضلاب انـدازه گیـري شده است. مقدار AOX به میزان 10 mg/l است. AOX قابلیـت تجزیـه پـذیري بیولـوژیکی بـدي دارد و در فراینـد جذب هم به خوبی عمل نمی کند. ترکیبات هالوژن آلی که حاصل از واکنش کلر با ترکیبـات آلـی موجـود در فاضـلاب می باشد تبدیل به ترکیبات AOX در فاضلاب می شود.

ترکیبات پساب بستگی به کمیت واقعی فیزیکی شیمیایی و بیولوژیکی تشکیل دهنده آن دارد. بر اساس غلظـت

این سازنده ها، پسابها به قوي ومعمولی و ضعیف تقسیم بندي می شود . در جدول 1 میتوان میزان بار آلـودگی کـه در خروجی بیمارستان وجود دارد مشاهده کرد.

جدول :1 مقایسه اي بین میزان متوسط آلاینده ها در فاضلاب بیمارستانی و شهري

جدول :2 استاندارد تخلیه پساب بیمارستانی و فاضلاب شهري

پارامتر فاضلاب بیمارستانی فاضلاب شهري

 

.5 مواد دارویی تاثیرگذار بر کیفیت فاضلاب بیمارستانی:

. 1 . 5 آنتی بیوتیک ها

آنتی بیوتیک ها گروه مهمی از داروها در پزشکی هستند. وجود درصدي از آنتی بیوتیک در آب خطرناك اسـت به دلیل آنکه آنتی بیوتیک هاي آلوده کننده باعث تخریب اکولوژي میکروبی می شوند و افزایش آنتی بیوتیک ها، باعـث مقاوم شدن پاتوژن ها شده و خطرات زیادي را براي سلامتی انسان در پی خواهد داشت.

محققان گزارش کرده اند که میزان آنتی بیوتیک هاي تخلیه شـده در خروجـی بیمارسـتان هـاي اروپـا مشـابه غلظت آنتی بیوتیک ها در پساب هاي شهري هستند که نزدیک 50 میلی گرم در لیتر است. بیماري هـاي مسـري در

بیمارستان اغلب به وسیله افزایش مقاومت باکتري ها به وجود می آیند.

گروه هاي مهمی از آنتی بیوتیک هـا خیلـی کـم تجزیـه بیـوروژیکی مـی شـوند از قبیـل - Sulfonamides .nitromidazol – qulnlones

. 2 . 5 هورمون هاي جنسی

برخی از هورمون هاي جنسی حتی هنگامی که داراي غلظت هاي کمتر از میکروگرم در لیتر هستند، اثـر قـوي بر روي حیات وحش دارند، به عنوان مثال .estrqdiol

هورمون جنسی زنانه، پتانسیل تغییر دادن خصوصیات جنسی برخی از ماهی ها را هنگامی که غلظتی در حدود 20 میلی گرم در لیتر را داشته باشد دارد.
. 3 . 5 عوامل cytostatic

سیتواستاتیک ها گروه هاي مهمی از داروها هستند که در صورت برخی تغییرات براي انسان ها و محیط بسیار خطرناك می باشند. غلظت آنها در فاضلاب 50-5 میلی گرم در لیتر است. هنگامی که مـواد سیتواسـتاتیک در غلظـت هاي بالا در ادرار بیماران وجود داشته باشند یک خطر جدي بـراي سـلامتی پرسـنل عهـده دار و نیـز جمـع کننـدگان مدفوع بیماران تحت درمان وجود دارد. دانستنی ها حاکی از آن است که این خطرات خیلی زیادتر از آن است که ایـن مواد را از راه دهان فرو بریم.

Glutaraldehyde . 4 . 5 در پساب هاي بیمارستانی

محلول GA به طور گسترده اي در بیمارستان ها مصرف می شود که موارد استفاده آن براي ضـدعفونی کـردن فیبرهاي اپتیک که می خواهند دوباره مورد استفاده قرار گیرند می باشد. این محلول ها پس از استفاده دور ریخته مـی شوند بدون آنکه هیچ گونه احتیاطی در مورد آن صورت گیرد و ضررهاي آن سـلامت انسـان و محـیط زیسـت را مـورد توجه قرار می دهد. میزان و غلظت GA بستگی به میزان آب مصرفی در بیمارستان دارد ولی حدس زده می شـود کـه غلظـت آن در بیمارسـتان هـا در حـدود 0. 5 mg /l باشـد. بـراي بدسـت آوردن انـدازه واقعـی GA در پسـاب هـاي بیمارستانی باید روش هاي اندازه گیري توسعه یابد و از آزمایش هایی که ساده ولی حسـاس و دقیـق هسـتند اسـتفاده کنیم. یکی از این روشها استفاده از اسپکتوکرومتریک است. بررسی هاي نشان داده شده در دانشگاه Rouen حـاکی از آن است که پسابهاي آزمایش شده در طول یک هفته داراي پیکی در حدود 8 برابر غلظت حدس زده شده مـی باشـند. اثر محیطی GA بستگی به محیط آبی دارد که وارد آن می شود. یک پیش بینی حاکی از آن است که غلظـت کمتـر از 1بر روي محیط بی اثر است اما در اکثر محل ها غلظت هاي پیشنهادي کمتر از0/5 می باشد کـه بـراي رسـیدن بـه آن پساب ها باید رقیق شوند. در واقع باید نسبت غلظت پیشنهادي براي محیط به غلظت بی اثر آن کوچکتر از 1 باشـد تـا آنکه خطر جدي براي محیط نداشته باشد.

GA , CAS -NO ,111-30-8 یک دي الدهید است کهمعمولاً بـراي ضـدعفونی کـردن مجـدد فیبرهـاي اپتیک اندوسکوپی مورد استفاده قرار می گیرد. به علت فرار بودن و سوزانندگی باعـث ایجـاد اخـتلالات پوسـتی ماننـد اگزما و اختلالات ششی و تنگی نفس براي کارکنان بیمارستان می شود که این مشکلات می توانند بـه وسـیله دسـتگاه هاي شستشوي مکانیکی کاهش یابند. برخی از خصوصیات GA در جدول 3 آمده است.

جدول :3 خصوصیات فیزیکی و شیمیاییGlutaraldehyde

GA میتواند یک عامل سمی براي گیاهان و جلبلک ها محسوب شود. میزان مصرف ایـن مـاده در بیمارسـتان Rouen، 10 m3 برآورد شده است که برابر با 365 kg می باشد و این محلول ها در محیط آزاد می شوند.

در مرحله اول تشخیص خطراتی که براي محیط ایجاد می کند یافتن غلظـت واقعـی GA مـی باشـد کـه در پساب هاي بیمارستانی وجود دارد. روش هاي کمی براي تعیـین GA وجـود دارد کـه عبارتنـد از روش کرومـاتوگرافی وگازهاي کروماتوگرافی یا کروماتوگرافی مایع یا روش اسپکتوفتومتریک UV یا اسپکتوفتومتریک آشکار.

این روش ها فقط براي نمونه آبدار خالص میباشد در صورتی که در پساب هاي بیمارسـتانی نیـز ماننـد پسـاب هاي شهري مواد مختلفی وجود دارد به همین علت باید عصاره گیري روي آن صورت گیرد. در مرحله دوم اثرات غلظت هاي مختلف GA روي محیط بررسی می شود تا بتوانند غلظت بی اثر آن را پیدا کنند و براي رسـیدن بـه ایـن غلظـت پساب را رقیق سازي کنند. براي رقیق سازي از آب فاضلاب شهري و یا دستگاه تصفیه فاضلاب استفاده می کنند. [4]

5-fluorouracil, doxorubicin, epirubicin . 5 . 5 و Daunorubichn

در سالهاي اخیر استفاده از داروهاي انتینئو پلاستیک در درمـان سـرطان باعـث پدیـدار شـدن و انتشـار آن در محیط شده است و افزایش مصرف آن می تواند باعث گسترش سیستم هاي سلامتی و زندگی طولانی تـري بـراي بشـر شود. بیماران در بخش بیماران سرپایی بعد از آنکه این داروها را مصرف می کنند بیمارستان را تـرك کـرده و بنـابراین داروها مستقیم وارد شبکه فاضلاب شهري می شوند .

انتینئو پلاستیکهاي دي کلوفسفامید و ایفسفامید در فاضلاب خروجـی بیمارسـتان مـورد بررسـی قـرار گرفتـه اسـت و غلضت هاي آن ها در حدود 12-24 ng/l گزارش شده است .

یکی دیگر از داروهایی که به صورت فراوانی در درمان سرطان مورد استفاده قرار می گیـرد -fluorouracil 5 اسـت از این رو میـزان آن در فاضـلاب بیمارسـتانی میتوانـد بـه عنـوان تشـخیص سرچشـمه آلـودگی محیطـی در خروجـی بیمارستان مورد توجه قرار گیرد.

این داروها در درمان سرطان سینه و پوست و پروستات استفاده می شـود. در حـدود 35 -2 درصـد ایـن داروهـا بـدون متابولیسم از راه ادرار دفع می شوند. [6]

.6 مشخصات سمی و خطرناك فاضلاب

آزمایشات سم شناسی انجام شده برروي فاضلاب بیمارستانی، وجود مقادیر بالاي مواد سمی را در ایـن فاضـلاب تایید کرده است. این میزان بالاي سمیت شاید نتیجـه وجـود ترکیبـات اورگانوهـالوژن ناشـی از اسـتفاده ق ابـل توجـه هیپوکلریت سدیم و ترکیبات یونی در ضدعفونی کننده ها باشد. واکنش اکسایش و کاهش بین مواد آلـی و ضـدعفونی کننده ها قبل از مرحله ته نشینی و فیلتر در تصفیه خانه ها منجر به تولید ترکیبات اورگانوهالوژن (OHC)2 می شود ترکیبات OHCاساساً ترکیباتی پایا، چربی دوست و سمی هستند. وقتی ماده کلروهوموس در فاضلاب موجـود باشـد، در هنگام گندزدایی توسط کلر، ماده اورگانوهالوژن تولید می شود. کلروهوموس فقط به مقدار خیلی کم در حلال هـاي غیرقطبی حل می شود. بیشترین قسمت ازاین مواد درآب با PH بالاي 8 قابل حل مـی باشـد. فرآینـد جـذب و کـربن فعال براي حذف کلر آلی قابل استفاده است. [5]

در PH حدود 8، کلریدها می توانند شاخص سمیت فاضلاب بیمارستانی باشند.

.7 بررسی پساب هاي بیمارستانی، روش ها و راهکارهاي تصفیه

.1 . 7 بیمارستان فاطمه الزهراي ساري

فاضلاب بیمارستان فاطمه الزهراي ساري به روش هوادهی ممتد یا گسترده تصفیه می شـود. متوسـط مصـرف روزانه آب این بیمارستان 105 m3 و متوسط فاضلاب تولیدي 78. 5 m3 در روز مـی باشـد. میـزان حـذف BOD و COD سیستم به ترتیب 73 و 83 درصد می باشد. MLSS بین 2000 تا 3500 میلی گـرم و F/M ، 0.054 و SVI بین 50 تا 70 می باشد.

در این فرایند به علت زمان ماند طولانی و نسبت F/M پایین باکتري ها علاوه بر مواد ورودي، هـر گونـه مـواد قابل تجزیه در باکتري هاي مرده را مصرف می کنند.

زمان ماند هیدرولیکی در حوضچه هوادهی 16.56 ساعت می باشد که کمتر از حد معمـول 36 - 18) سـاعت) می باشد و بنابراین میزان هوا در دسترس باکتري ها کاهش می یابد و تثبیت مواد آلی کاهش یافته و در نتیجه پسـاب نامطلوب خواهد بود. غلظت MLSS در حوض هوادهی پایین است و باید میزان برگشت لجن کاهش یابد تا غلظـت MLSS به حدود 3000-6000 میلی گرم در لیتر افزایش یابد تا باکتري ها بتوانند بر شوك هاي ناشی از ورود مـواد سمی غلبه نمایند. عدم برگست لجن به میزان لازم در مقادیر MLSS تانک هوادهی تـاثیر گـذارده و برگشـت تنـاوبی لجن باعث تغییرات MLSS در حوضچه هوادهی می شود. این تغییرات در کارایی سیستم اثر سو می گـذارد کـه مـی توان با برگشت لجن به صورت مداوم در مقادیر مناسب MLSS در حوض هوادهی را کنترل نمود.یکی از دلایل شـوك وارده به سیستم ناشی از ورود مقادیر زیادي از مواد گندزدا، ضدعفونی کننده ها و شوینده ها بـه فاضـلاب مـی باشـد و این مواد باعث بروز تغییرات وسیع در کیفیت فاضلاب، کاهش نسـبت BOD و COD فاضـلاب مـی گـردد. شـاخص حجمی لجن نشانگر قابلیت ته نشینی ضعیف لجن می باشد.
وجود شوینده ها، گندزدا ها و ضدعفونی کننده ها و هم چنین عدم وجود آشغال گیر مناسب جهـت جلـوگیري از ورود اجسام درشت به سیستم باعث افزایش غلظت جامدات و بخصوص جامدات محلول در فاضلاب می گردند. علاوه