Tổng quan nghiên cứu

Khu công nghiệp Quang Châu là một trong những trọng điểm công nghiệp lớn nhất tại tỉnh Bắc Giang với tổng diện tích quy hoạch 426 ha, do Công ty Cổ phần Khu công nghiệp Sài Gòn – Bắc Giang làm chủ đầu tư. Tính đến giai đoạn khảo sát, dự án đã hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật trên diện tích 179 ha (đạt 42,01% so với quy hoạch tổng thể), thu hút 16 dự án đầu tư với tổng vốn đăng ký đạt 10.690 tỷ đồng và tạo việc làm cho hơn 13.000 lao động. Sự tập trung của các ngành công nghiệp kỹ thuật cao và chế biến với quy mô lớn đã tạo ra áp lực nặng nề lên môi trường tiếp nhận, đặc biệt là lượng nước thải phát sinh hàng ngày đe dọa trực tiếp đến hệ thống thủy lợi nội đồng và lưu vực sông Cầu.

Đề tài tập trung giải quyết bài toán cấp bách về đánh giá toàn diện hiện trạng phát sinh, công nghệ xử lý tại nhà máy xử lý nước thải tập trung công suất thiết kế giai đoạn 1 là 3.000 m3/ngày đêm, cùng hệ thống cơ chế quản lý môi trường tại cơ sở. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xác định mức độ an toàn của nguồn nước thải sau xử lý theo các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, làm rõ những điểm nghẽn trong công tác phân cấp quản lý và đề xuất giải pháp kỹ thuật, cơ chế chính sách đồng bộ.

Nghiên cứu được triển khai thực địa từ tháng 6 năm 2015 đến tháng 3 năm 2016, kế thừa chuỗi số liệu thứ cấp giai đoạn 2013-2016 trên địa bàn xã Quang Châu, huyện Việt Yên. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp luận cứ chuẩn xác giúp các cơ quan quản lý nâng cao tỷ lệ kiểm soát nước thải đạt 100% quy chuẩn kỹ thuật quốc gia trước khi xả ra môi trường bên ngoài.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết kiểm soát ô nhiễm công nghiệp tích hợp, kết hợp giữa mô hình quản lý ô nhiễm tại nguồn và công nghệ xử lý tập trung cuối đường ống. Cơ sở lý luận này khẳng định việc giảm thiểu tải lượng ô nhiễm nước thải phải bắt đầu từ kiểm soát nguyên liệu, tối ưu hóa quy trình sản xuất sạch hơn theo Quyết định số 1419/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, sau đó thu gom và xử lý triệt để tại trạm xử lý nước thải tập trung. Bên cạnh đó, nghiên cứu vận dụng lý thuyết cân bằng vật chất dòng thải và các nguyên tắc phân cấp quản lý môi trường theo Luật Bảo vệ môi trường cùng Thông tư số 48/2011/TT-BTNMT.

Hệ thống chỉ tiêu cốt lõi được sử dụng để định lượng chất lượng dòng thải bao gồm: nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh học (BOD5), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), tổng Nitơ (TN), tổng Phốt pho (TP) và vi khuẩn Coliform. Mức độ an toàn của nguồn thải được đối chiếu trực tiếp với QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp) và QCVN 08:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu triển khai phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp từ Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang, Ban Quản lý các Khu công nghiệp tỉnh Bắc Giang kết hợp khảo sát thực địa và lấy mẫu thực nghiệm. Cỡ mẫu nghiên cứu được thiết kế khoa học với 5 mẫu nước thải đại diện tại hố ga thu gom của 5 nhóm ngành sản xuất đặc thù (điện tử, linh kiện ô tô, màn hình LCD, thức ăn chăn nuôi và may mặc). Tại trạm xử lý nước thải tập trung, nghiên cứu tiến hành thu thập 30 mẫu nước thải tại 5 vị trí công trình đơn vị (bể gom, bể điều hòa, bể lắng hóa lý, bể Aerotank và bể khử trùng) qua 6 đợt quan trắc từ tháng 6 năm 2015 đến tháng 3 năm 2016. Để kiểm soát chất lượng nguồn tiếp nhận, 4 mẫu nước mặt hỗn hợp được lấy tại kênh mương nội đồng qua 4 quý liên tiếp.

Quy trình lấy mẫu tuân thủ nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn TCVN 6663-1:2011 và bảo quản mẫu theo TCVN 6663-3:2008. Phương pháp chọn mẫu phân tầng theo từng công đoạn xử lý và theo tính chất ngành nghề được lựa chọn nhằm phản ánh chính xác biến động tải lượng ô nhiễm giữa các mùa khô và mùa mưa. Các thông số pH, nhiệt độ, oxy hòa tan (DO) được đo trực tiếp tại hiện trường bằng máy đo Bante 900P. Các chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm được phân tích theo tiêu chuẩn ISO/TCVN (BOD5 xác định bằng phương pháp pha loãng theo TCVN 6001:2008, COD bằng phương pháp dicromat theo TCVN 6491:1999, Nitơ Kjeldahl theo TCVN 5987:1995).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu ghi nhận 100% doanh nghiệp đang hoạt động trong khu công nghiệp (16/16 cơ sở) đã lập đầy đủ hồ sơ pháp lý về môi trường gồm báo cáo Đánh giá tác động môi trường (ĐTM), cam kết bảo vệ môi trường hoặc đề án bảo vệ môi trường được cấp thẩm quyền phê duyệt. Về hạ tầng cấp nước, nhà máy nước sạch vận hành đạt 50% công suất thiết kế (2.500 m3/ngày đêm trên tổng công suất thiết kế 5.000 m3/ngày đêm).

Dây chuyền xử lý nước thải tập trung công suất 3.000 m3/ngày đêm áp dụng công nghệ kết hợp hóa lý và sinh học hiếu khí Aerotank thể hiện hiệu suất phân hủy ô nhiễm hữu cơ vượt trội. Tỷ lệ suy giảm hàm lượng COD và BOD5 từ bể gom đầu vào đến bể khử trùng đầu ra đạt trên 85%, nồng độ TSS giảm từ mức trung bình 180 mg/L xuống dưới 30 mg/L, đạt giới hạn quy định tại QCVN 40:2011/BTNMT cột A.

Tuy nhiên, kết quả quan trắc 6 đợt chỉ ra rằng chỉ tiêu tổng Nitơ ở đầu ra bể khử trùng có thời điểm vượt ngưỡng nhẹ so với giá trị cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT cột A (nồng độ dao động từ 21 mg/L đến 24 mg/L so với ngưỡng 20 mg/L). Đối với nguồn tiếp nhận, chất lượng nước mặt tại kênh mương xả thải cơ bản đáp ứng QCVN 08:2015/BTNMT cột B1, bảo đảm duy trì tưới tiêu an toàn cho 253 ha diện tích canh tác lúa tại địa phương.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi khiến chỉ tiêu Nitơ vượt chuẩn cục bộ xuất phát từ đặc trưng nước thải của nhóm doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi (chiếm 21,4% tổng số cơ sở) và lượng nước thải sinh hoạt của hơn 13.000 công nhân, kết hợp với việc cụm bể thiếu khí (Anoxic) chưa đạt thời gian lưu nước tối ưu khi tải lượng hữu cơ tăng cao. So sánh với các khu công nghiệp lân cận như Quế Võ 1 (Bắc Ninh) công suất 6.000 m3/ngày đêm hay Sóng Thần 1 (Bình Dương) công suất 4.000 m3/ngày đêm, quy trình tại Quang Châu có tính ổn định cao về xử lý kim loại nặng và chất rắn nhưng cần tinh chỉnh chu trình khử Nitơ sinh học.

Diễn biến suy giảm chất ô nhiễm được minh họa trực quan qua biểu đồ đường xu hướng nồng độ COD giảm tuyến tính từ bể điều hòa (trên 320 mg/L) qua lắng hóa lý (khoảng 190 mg/L), Aerotank (dưới 60 mg/L) và kết thúc ở bể khử trùng (dưới 45 mg/L). Đồng thời, bảng ma trận đối chiếu 14 thông số hóa lý giữa nước thải đầu vào, nước thải sau xử lý và nước mặt kênh mương khẳng định trạm xử lý đã kiểm soát hiệu quả hơn 90% các chất gây ô nhiễm chính trước khi xả ra môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

Từ kết quả phân tích thực trạng kỹ thuật và quản lý, tác giả đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược:

Thứ nhất, kiện toàn cơ cấu tổ chức và thể chế quản lý. Ban Quản lý các Khu công nghiệp tỉnh Bắc Giang cần phối hợp chặt chẽ với Sở Tài nguyên và Môi trường để tiếp nhận đầy đủ quyền hạn ủy quyền quản lý môi trường theo đúng Thông tư số 48/2011/TT-BTNMT, hoàn thành trước quý 4 năm 2016. Cần thành lập tổ giám sát liên ngành chuyên trách với tối thiểu 3 cán bộ chuyên môn môi trường để thanh kiểm tra định kỳ 100% doanh nghiệp trong khu.

Thứ hai, cải tiến kỹ thuật công nghệ xử lý Nitơ tại trạm tập trung. Chủ đầu tư (Công ty Cổ phần Khu công nghiệp Sài Gòn – Bắc Giang) cần bổ sung đệm vi sinh lưu động vào bể Anoxic và điều chỉnh tỷ lệ tuần hoàn bùn từ bể lắng sinh học về bể thiếu khí ở mức 150% đến 200%, nhằm xử lý triệt để hàm lượng Nitơ đạt 100% quy chuẩn cột A, triển khai hoàn tất trong giai đoạn 2016-2017.

Thứ ba, lắp đặt hệ thống quan trắc tự động liên tục. Đầu tư lắp đặt trạm quan trắc tự động online 24/7 đo đạc lưu lượng, pH, COD, TSS, nhiệt độ và truyền dữ liệu trực tiếp về Sở Tài nguyên và Môi trường Bắc Giang trước năm 2017, kiểm soát toàn bộ 3.000 m3 nước thải xả ra mỗi ngày.

Thứ tư, siết chặt tiêu chuẩn đấu nối nội bộ. Yêu cầu 100% cơ sở sản xuất thuộc các nhóm ngành phát sinh chất thải đặc thù (chế biến thực phẩm, gia công màn hình cảm ứng) phải vận hành trạm xử lý sơ bộ đạt chuẩn đấu nối loại B trước khi đưa vào mạng lưới thu gom chung của khu công nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

Nhóm thứ nhất: Cơ quan quản lý Nhà nước và Ban Quản lý các khu công nghiệp tại Bắc Giang cũng như các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Bắc. Tài liệu cung cấp góc nhìn thực chứng về những vướng mắc trong phân cấp quản lý môi trường và phương thức phối hợp liên ngành.

Nhóm thứ hai: Chủ đầu tư hạ tầng khu công nghiệp và kỹ sư công nghệ môi trường. Luận văn cung cấp toàn bộ sơ đồ công nghệ, quy trình vận hành và thông số kỹ thuật thực nghiệm của hệ thống xử lý nước thải công suất 3.000 m3/ngày đêm để ứng dụng vào công tác thiết kế, cải tạo trạm xử lý.

Nhóm thứ ba: Các doanh nghiệp sản xuất thứ cấp trong khu công nghiệp. Tài liệu giúp doanh nghiệp nắm rõ yêu cầu pháp lý về hồ sơ ĐTM, quy định xả thải sơ bộ và tiêu chuẩn đấu nối hạ tầng kỹ thuật.

Nhóm thứ tư: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Môi trường. Đây là nguồn tư liệu thực địa phong phú với phương pháp nghiên cứu mẫu chuẩn hóa theo TCVN/ISO và hệ thống phân tích dữ liệu đa biến.

Câu hỏi thường gặp

Nước thải sau xử lý của Khu công nghiệp Quang Châu có đạt tiêu chuẩn xả thải không? Theo kết quả phân tích 30 mẫu tại trạm xử lý tập trung, nước thải sau xử lý tại bể khử trùng cơ bản đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A đối với hầu hết các chỉ tiêu như pH, COD, BOD5 và TSS. Riêng chỉ tiêu tổng Nitơ có một số thời điểm vượt nhẹ giới hạn quy định.

Nguyên nhân chính khiến chỉ tiêu Nitơ trong nước thải sau xử lý có thời điểm vượt chuẩn là gì? Tình trạng này xảy ra do tải lượng Nitơ đầu vào cao từ nhóm sản xuất thức ăn chăn nuôi và sinh hoạt của 13.000 công nhân, trong khi thời gian lưu nước và tỷ lệ tuần hoàn bùn tại bể thiếu khí Anoxic chưa được tối ưu hóa theo lưu lượng thực tế.

Khu công nghiệp Quang Châu có bao nhiêu doanh nghiệp và tình hình chấp hành thủ tục môi trường như thế nào? Khu công nghiệp có 16 dự án đầu tư đã triển khai (gồm 14 nhà máy sản xuất, 1 kho vận và 1 đơn vị hạ tầng). Toàn bộ 16 doanh nghiệp (100%) đều hoàn thành các thủ tục pháp lý môi trường như ĐTM hoặc cam kết bảo vệ môi trường theo quy định.

Quy trình công nghệ tại trạm xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Quang Châu gồm những công đoạn nào? Nước thải được thu gom qua hố ga, song chắn rác vào bể gom, qua bể điều hòa, cụm bể phản ứng keo tụ tạo bông và lắng hóa lý, tiếp tục qua bể thiếu khí Anoxic, bể hiếu khí Aerotank, bể lắng sinh học và khử trùng trước khi xả ra kênh mương.

Nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý của khu công nghiệp là gì và có ảnh hưởng đến nông nghiệp không? Nước thải sau xử lý được xả trực tiếp vào hệ thống kênh mương nội đồng xã Quang Châu. Kết quả quan trắc nước mặt qua 4 đợt cho thấy chất lượng nước đạt QCVN 08:2015/BTNMT cột B1, bảo đảm an toàn cho hoạt động tưới tiêu lúa và hoa màu của địa phương.

Kết luận

  • Công trình cung cấp bức tranh khoa học toàn diện về thực trạng phát sinh và quản lý dòng thải tại khu công nghiệp quy mô 426 ha với 16 dự án đầu tư có tổng vốn 10.690 tỷ đồng.
  • Đánh giá chuẩn xác hiệu quả vận hành trạm xử lý nước thải tập trung công suất 3.000 m3/ngày đêm qua 30 mẫu thực nghiệm đạt chuẩn xả thải QCVN 40:2011/BTNMT cột A.
  • Nhận diện chính xác điểm nghẽn kỹ thuật về thông số tổng Nitơ và sự chồng chéo trong cơ chế phân cấp quản lý môi trường giữa Sở Tài nguyên và Môi trường với Ban Quản lý khu công nghiệp.
  • Xây dựng 4 nhóm giải pháp đồng bộ bao gồm kiện toàn thể chế, nâng cấp công nghệ sinh học Anoxic, lắp đặt quan trắc online và kiểm soát chặt chẽ nước thải sơ bộ tại nguồn.
  • Đóng góp luận cứ khoa học thực tiễn giúp bảo vệ an toàn sinh thái lưu vực sông Cầu và thúc đẩy phát triển công nghiệp bền vững trên địa bàn tỉnh Bắc Giang.

Các đơn vị quản lý và doanh nghiệp cần khẩn trương phối hợp triển khai lộ trình cải tạo kỹ thuật và số hóa hệ thống giám sát tự động trong giai đoạn 2016-2020. Hãy tham khảo chi tiết toàn văn luận văn thạc sĩ để áp dụng phương pháp luận và dữ liệu thực chứng vào công tác quản trị môi trường khu công nghiệp.