Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa nông thôn tại Việt Nam, các làng nghề đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế, giải quyết việc làm và nâng cao thu nhập cho người dân. Riêng khu vực Đồng bằng sông Hồng đã ghi nhận 203 làng nghề truyền thống được khôi phục, phát triển cùng 523 làng nghề mới hình thành. Tỉnh Bắc Ninh là một trong những địa phương có mật độ làng nghề tập trung cao hàng đầu cả nước với 62 làng nghề, bao gồm nhiều làng nghề có lịch sử hàng trăm năm như đúc đồng Đại Bái, đồ gỗ mỹ nghệ Đồng Kỵ, giấy Phong Khê và tái chế sắt thép Đa Hội.
Làng nghề sắt thép Đa Hội (thuộc xã Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh) là trung tâm sản xuất và tái chế kim loại quy mô lớn của tỉnh, cung cấp hàng trăm nghìn tấn thép mỗi năm cho thị trường xây dựng và dân dụng. Tuy nhiên, hoạt động sản xuất tại đây chủ yếu mang tính tự phát, quy mô hộ gia đình xen lẫn trong khu dân cư, công nghệ và thiết bị còn lạc hậu. Hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật, đặc biệt là hệ thống thu gom và xử lý chất thải chưa đồng bộ, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nguồn nước mặt sông Ngũ Huyện Khê và môi trường nước xung quanh đang tiếp nhận trực tiếp lượng lớn nước thải chứa axit, kim loại nặng và cặn lơ lửng chưa qua xử lý, đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái và sức khỏe của cộng đồng dân cư.
Xuất phát từ thực trạng trên, đề tài khóa luận được thực hiện nhằm giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:
- Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và tình hình hoạt động sản xuất kinh doanh tại làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội.
- Khảo sát, thu thập và phân tích số liệu để đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước (bao gồm nước mặt, nước ngầm và nước thải) tại khu vực nghiên cứu.
- Xác định các nguồn phát sinh ô nhiễm và các tác động tiêu cực của quy trình công nghệ tái chế sắt thép đến môi trường nước.
- Đề xuất hệ thống giải pháp quản lý, quy hoạch, kỹ thuật và công nghệ sản xuất sạch hơn nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước phù hợp với điều kiện thực tế của địa phương.
- Đối tượng nghiên cứu: Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước tại làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội, xã Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh.
- Phạm vi không gian: Khu vực làng nghề Đa Hội và Cụm công nghiệp làng nghề Đa Hội, xã Châu Khê, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh (diện tích tự nhiên 415 ha, diện tích cụm công nghiệp 30,8 ha).
- Phạm vi thời gian: Quá trình thực hiện nghiên cứu, thu thập tài liệu và phân tích mẫu được tiến hành từ ngày 15/01/2013 đến ngày 15/06/2014.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý luận về khoa học môi trường và hệ thống văn bản quy phạm pháp luật của Nhà nước và địa phương:
- Khung lý thuyết và khái niệm: Sử dụng định nghĩa về môi trường theo UNESCO và Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2005; các định nghĩa khoa học về tài nguyên nước, nước mặt, nước ngầm; khái niệm ô nhiễm nước theo Hiến chương Châu Âu; các hình thái ô nhiễm môi trường điểm và diện tại khu vực nông thôn; tiêu chí xác định và phân loại làng nghề theo công trình nghiên cứu của GS.TS. Đặng Kim Chi (năm 2005) gồm 6 nhóm ngành sản xuất chính.
- Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng:
- Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005 được Quốc hội khóa XI thông qua ngày 29/11/2005.
- Nghị quyết số 41-NQ/TW ngày 15/11/2004 của Bộ Chính trị về bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
- Nghị định số 67/2003/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải; Nghị định số 80/2006/NĐ-CP và Nghị định số 81/2006/NĐ-CP hướng dẫn thi hành Luật BVMT và xử phạt vi phạm hành chính.
- Quyết định số 81/2006/QĐ-TTg về Chiến lược quốc gia về tài nguyên nước đến năm 2020; Quyết định số 193/2001/QĐ-TTg về quỹ bảo lãnh tín dụng; Thông tư liên tịch số 80/2007/TTLT-BTC-BNN; Chỉ thị số 36/2008/CT-BNN.
- Nghị quyết 04-NQ/TW năm 1998 của Tỉnh ủy Bắc Ninh về phát triển làng nghề tiểu thủ công nghiệp.
- Hệ thống tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: TCVN 5942-1995 (chất lượng nước mặt), TCVN 5944-1995 (chất lượng nước ngầm), TCVN 5945-1995 / TCVN 5945-2005 (nước thải công nghiệp), QCVN 08:2008/BTNMT (chất lượng nước mặt), QCVN 09:2008/BTNMT (chất lượng nước ngầm), QCVN 14:2008/BTNMT (nước thải sinh hoạt).
Tác giả đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích dữ liệu:
- Phương pháp kế thừa và thu thập tài liệu: Tổng hợp dữ liệu thứ cấp từ Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn, Phòng Công thương, UBND xã Châu Khê, Báo cáo hiện trạng môi trường tỉnh Bắc Ninh (2007) và Đề tài nghiên cứu KC 80-09 của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST - Đại học Bách khoa Hà Nội).
- Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa: Khảo sát trực tiếp dây chuyền công nghệ, mạng lưới cấp thoát nước, các điểm xả thải tại các hộ gia đình và cụm công nghiệp Đa Hội; phỏng vấn sâu cán bộ địa phương và các chủ cơ sở sản xuất.
- Phương pháp lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm: Tiến hành lấy mẫu nước mặt, nước ngầm và nước thải vào tháng 4 năm 2014 theo quy trình hướng dẫn quan trắc môi trường, phối hợp với Dự án xử lý và giảm thiểu ô nhiễm môi trường các làng nghề trên địa bàn tỉnh Bắc Ninh.
| Thông số phân tích |
Thiết bị sử dụng |
Phương pháp / Tiêu chuẩn phân tích |
| pH |
Máy đo pH Sension 4 |
Phương pháp điện cực |
| DO |
Máy TOA |
APHA 5220C-1995 |
| COD |
Bếp nung COD, máy quang phổ DR 5000 |
HACH 8000 |
| $\text{BOD}_5$ |
Tủ ấm BOD, máy đo DO |
APHA 5210B-1995 |
| TSS / SS |
Cân phân tích, tủ sấy |
APHA 2450D-1995 |
| Kim loại nặng (Cd, Pb, Cu, Zn) |
Máy phân tích điện hóa |
Phương pháp Von-Ampe hòa tan |
| Mangan (Mn) |
Máy quang phổ DR 5000 |
APHA 3500B-1995 |
| Asen (As) |
Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS |
Phương pháp AAS |
| Sắt tổng số (Fe) |
Máy quang phổ DR 5000 |
TCVN 6177-1996 |
| Độ cứng tổng số |
Buret chuẩn độ |
APHA 2340C-1995 |
| Clorua ($\text{Cl}^-$) |
Buret chuẩn độ |
APHA 4500 $\text{Cl}^-$-1995 |
| N tổng số |
Bếp nung COD, máy DR 5000 |
HACH 1007-1998 |
| P tổng số |
Bếp đun, máy DR 5000 |
HACH 8190-1998 |
- Phương pháp so sánh và xử lý số liệu: Xử lý các chuỗi số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel, so sánh kết quả đo đạc thực tế năm 2014 với dữ liệu lịch sử năm 2007 và đối chiếu với giới hạn cho phép tại các Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường.
Nội dung chính theo từng chương
PHẦN 1: MỞ ĐẦU
Phần mở đầu tập trung luận giải tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh phát triển làng nghề tại vùng Đồng bằng sông Hồng và tỉnh Bắc Ninh. Tác giả nhấn mạnh vị thế của Đa Hội là làng nghề sản xuất sắt thép đứng đầu tỉnh Bắc Ninh, có đóng góp to lớn vào việc giải quyết việc làm và chuyển dịch cơ cấu kinh tế địa phương. Tuy nhiên, đi kèm với tăng trưởng kinh tế là áp lực ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là khói bụi, tiếng ồn, chất thải rắn và nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng, biến khu vực này thành "điểm nóng" môi trường. Từ đó, tác giả xác định rõ mục đích nghiên cứu, nhiệm vụ và các yêu cầu kỹ thuật cần đạt được của khóa luận tốt nghiệp.
PHẦN 2: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tác giả hệ thống hóa cơ sở lý luận về môi trường nước, cơ chế lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường lỏng và tổng quan hệ thống văn bản quy phạm pháp luật bảo vệ môi trường của Việt Nam. Phần này cung cấp bức tranh toàn cảnh về thực trạng làng nghề Việt Nam với 1.450 làng nghề (trong đó có trên 300 làng nghề truyền thống, tập trung chủ yếu ở miền Bắc với 976 làng nghề). Phân loại làng nghề theo 6 nhóm ngành cho thấy nhóm thủ công mỹ nghệ - thêu ren chiếm tỷ lệ cao nhất (42,62%), tiếp đến là chế biến lương thực thực phẩm (13,59%), ươm tơ dệt vải (11,93%), tái chế phế liệu (6,21%), vật liệu xây dựng (2,14%) và các ngành khác (23,51%).
Tại tỉnh Bắc Ninh, toàn tỉnh có 62 làng nghề phân bố tại các huyện/thị: Từ Sơn (18 làng nghề), Yên Phong (16), Gia Bình (8), Thuận Thành (6), Lương Tài (6), Quế Võ (5) và Tiên Du (4). Khu vực làng nghề đóng góp 75-80% giá trị sản xuất công nghiệp ngoài quốc doanh và trên 30% tổng giá trị sản xuất công nghiệp toàn tỉnh.
Dữ liệu thứ cấp năm 2007 về tình hình xả thải vào sông Ngũ Huyện Khê ghi nhận lưu lượng xả thải rất lớn: Làng nghề Đa Hội và Cụm Châu Khê cùng xả $15.600\text{ m}^3/\text{ngày}$, Cụm công nghiệp giấy Phong Khê xả $4.500\text{ m}^3/\text{ngày}$. Kết quả quan trắc lịch sử tại Đa Hội năm 2007 cho thấy:
- Nước mặt (tháng 11/2007): Hàm lượng Sắt ($\text{Fe}$) đạt $3,5\text{ mg/l}$, vượt 1,75 lần so với TCVN 5942-1995B ($2\text{ mg/l}$); $\text{BOD}_5$ đạt $15,8\text{ mg/l}$; $\text{COD}$ đạt $30\text{ mg/l}$.
- Nước dưới đất (tháng 10/2007): Độ cứng tổng số đạt $400\text{ mg/l}$, tiệm cận và vượt ngưỡng quy định; hàm lượng $\text{Zn}$ là $0,032\text{ mg/l}$, $\text{Fe}$ là $0,07\text{ mg/l}$.
- Nước thải làng nghề (năm 2007): $\text{COD}$ dao động từ $80 - 120\text{ mg/l}$ (vượt tiêu chuẩn 1 - 1,5 lần); $\text{BOD}_5$ tháng 11 đạt $63,2\text{ mg/l}$ (vượt 1,26 lần TCVN 5945-1995).
PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương này trình bày chi tiết đối tượng, không gian, thời gian nghiên cứu (2013 - 2014) và 4 nội dung trọng tâm. Tác giả mô tả chi tiết quy trình lấy mẫu hiện trường, bảo quản mẫu và nguyên lý phân tích 21 chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng trên các thiết bị chuyên dụng như máy quang phổ tử ngoại khả kiến HACH DR 5000, máy cực phổ Von-Ampe, máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS và máy đo pH/DO cầm tay.
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Nội dung chương 4 tập trung vào các kết quả khảo sát thực tế và phân tích thực nghiệm:
- Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội: Thôn Đa Hội có diện tích tự nhiên 415 ha (đất thổ cư 195 ha), dân số khoảng 6.800 người với 1.470 hộ gia đình. Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 1,2%. Nghề tái chế sắt thép có lịch sử hơn 400 năm. Đến năm 2010, tỷ trọng công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp chiếm tới 96,4% cơ cấu kinh tế xã Châu Khê, nông nghiệp chỉ còn 5,4%. Toàn thôn có gần 95% số hộ tham gia sản xuất sắt thép (khoảng 6.000 lao động), thu nhập bình quân đầu người đạt 10 - 14 triệu đồng/năm. Đường giao thông trong thôn đã bê tông hóa 98%.
- Quy mô sản xuất và tiêu thụ tài nguyên: Toàn làng có 906 hộ sản xuất (trong đó có 280 hộ quy mô lớn với sản lượng trung bình 10 tấn/tháng). Sản lượng hàng năm gồm: phôi đúc 12.000 tấn/năm; đinh các loại 500 tấn/năm; lưới và dây thép các loại 500 tấn/năm.
| Loại nguyên, nhiên liệu |
Đơn vị tính |
Lượng tiêu thụ hàng năm |
| Sắt thép phế liệu các loại |
Tấn/năm |
300.000 |
| Điện năng |
Triệu kWh/năm |
48 - 60 |
| Nước làm mát máy |
$\text{m}^3/\text{năm}$ |
4.500.000 |
| Nước phục vụ mạ kẽm |
$\text{m}^3/\text{năm}$ |
7,2 |
| Dầu bôi trơn máy cán |
Tấn/năm |
250 |
| Kẽm thỏi (dùng cho mạ) |
kg/năm |
500 |
| Axit Sunfuric ($\text{H}_2\text{SO}_4$) |
kg/năm |
94.800 |
| Hóa chất khác ($\text{HCl}$, $\text{HNO}_3$, $\text{NaCN}$) |
- |
Sử dụng lượng nhỏ |
- Thiết bị và công nghệ sản xuất: Thống kê trang thiết bị chính gồm 20 - 25 lò đúc thép điện trung tần xuất xứ Trung Quốc (công suất tiêu thụ $250\text{ kW/h}$, nhiệt độ lò đạt $1.600^\circ\text{C}$, công suất 500 kg/mẻ, thời gian 2 giờ/mẻ); 150 máy cắt cóc (dao cắt thép) và 90 - 110 lò nung phôi dạng hộp kích thước $1,5 \times 1,7 \times 1,0\text{ m}$ sử dụng than kíp-lê (nhiệt độ nung đạt $1.000 - 1.200^\circ\text{C}$).
- Quy trình công nghệ và dòng thải: Tác giả mô tả chi tiết dây chuyền từ thu mua sắt phế liệu (vỏ tàu biển, vỏ ô tô từ Hải Phòng, Thái Nguyên), phân loại, cắt bằng mỏ cắt hơi, nấu chảy trong lò đúc điện tạo phôi ($1,2\text{ m} \times \phi 5\text{ cm}$), nung phôi, cán kéo thô, cán kéo liên hoàn, rút dây, cắt đinh tẩy bóng bằng $\text{HNO}_3$ và trấu, đến công đoạn mạ kẽm nhúng tẩy rỉ bằng $\text{H}_2\text{SO}_4$ theo phản ứng hóa học:
$$\text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 4\text{H}_2\text{O}$$
Dòng thải phát sinh từ công đoạn mạ chứa nồng độ axit cao, ion $\text{Fe}^{2+}$, $\text{Fe}^{3+}$, $\text{Zn}^{2+}$, kiềm và $\text{CN}^-$.
- Hiện trạng chất lượng nước tháng 4/2014:
- Nước mặt sông Ngũ Huyện Khê: Đoạn chảy qua Đa Hội bị ô nhiễm hữu cơ nặng; $\text{COD}$ đạt $72\text{ mg/l}$ (vượt quy chuẩn QCVN 08:2008 cột B là $30 - 50\text{ mg/l}$); $\text{BOD}_5$ đạt $57,6\text{ mg/l}$ (vượt mức cho phép $<25\text{ mg/l}$); $\text{DO}$ đạt $4,1%$; $\text{TDS}$ đạt $142\text{ mg/l}$; $\text{TSS}$ đạt $26\text{ mg/l}$.
- Nước ngầm: Khai thác khoảng $16.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ phục vụ sinh hoạt và làm mát (74,2% hộ dùng giếng khoan). Kết quả quan trắc: $\text{pH} = 7,00$; $\text{COD} = 54,8\text{ mg/l}$; $\text{BOD}_5 = 63,8\text{ mg/l}$; $\text{DO} = 4,7%$; $\text{TDS} = 57\text{ mg/l}$; $\text{Zn} = 1,1\text{ mg/l}$ (dưới ngưỡng QCVN 09:2008B là $3\text{ mg/l}$); $\text{Fe} = 0,80\text{ mg/l}$ (dưới ngưỡng $5\text{ mg/l}$). Nhìn chung các chỉ tiêu kim loại trong nước ngầm vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
- Nước thải Cụm công nghiệp làng nghề: Lưu lượng nước thải sinh hoạt và chăn nuôi khoảng $6.000\text{ m}^3/\text{ngày}$ (30% chảy tràn tự do). Nước thải sản xuất phát sinh khoảng $15.000\text{ m}^3/\text{ngày}$. Kết quả phân tích nước thải cụm công nghiệp cho thấy $\text{TSS} = 160\text{ mg/l}$ (vượt quy chuẩn $60\text{ mg/l}$, gấp 1,6 lần); $\text{Zn} = 6,21\text{ mg/l}$ (vượt $3,21\text{ mg/l}$, gấp 2,07 lần); $\text{Fe} = 8,56\text{ mg/l}$ (vượt $3,56\text{ mg/l}$, gấp 1,712 lần).
- Đề xuất giải pháp: Đề xuất 6 nhóm giải pháp đồng bộ gồm: Quy hoạch di dời các cơ sở vào Cụm công nghiệp mới $30,8\text{ ha}$; giáo dục nâng cao nhận thức cộng đồng; thực thi chính sách pháp luật và thu phí nước thải; tăng cường quan trắc giám sát môi trường; giải pháp kỹ thuật xử lý nước thải sinh hoạt bằng mô hình bể phốt tự hoại 3 ngăn (ngăn 1: điều hòa - lắng - phân hủy; ngăn 2: lắng - phân hủy; ngăn 3: lắng - chảy tràn); triển khai các giải pháp sản xuất sạch hơn (sử dụng than ít lưu huỳnh, tuần hoàn $100%$ nước làm mát, bổ sung chất trợ dung $\text{HCl}, \text{Zn}, \text{NaOH}, \text{H}_2\text{SO}_4$, lắp chụp hút thu hồi hơi kiềm nóng, tận dụng xỉ sắt làm phèn công nghiệp).
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Tổng kết các kết luận chính về mức độ suy thoái môi trường nước mặt và nước thải công nghiệp tại làng nghề Đa Hội. Tác giả đưa ra các kiến nghị đối với chính quyền địa phương về quản lý quy hoạch, thành lập tổ vệ sinh môi trường, tăng cường thanh kiểm tra và hướng dẫn kỹ thuật bảo quản hóa chất mạ, thu gom xử lý cặn mạ kẽm theo quy chế chất thải nguy hại, xây dựng tháp rửa khí khử $\text{SO}_2$ bằng nước vôi cho các lò nung/đúc.
Kết quả và đóng góp
Kết quả định lượng thực nghiệm chính
Số liệu phân tích thực nghiệm chất lượng môi trường nước tại làng nghề Đa Hội vào tháng 4 năm 2014 được tổng hợp và đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia:
| Thông số phân tích |
Đơn vị |
Nước mặt sông Ngũ Huyện Khê |
QCVN 08:2008 (Cột B) |
Nước ngầm giếng khoan |
QCVN 09:2008B |
Nước thải CCN Đa Hội |
QCVN 14:2008 / QCVN Nước thải |
| pH |
- |
6,98 |
5,5 - 9,0 |
7,00 |
5,5 - 8,5 |
6,93 |
5,5 - 9,0 |
| COD |
mg/l |
72 |
30 - 50 |
54,8 |
- |
65 |
150 |
| $\text{BOD}_5$ |
mg/l |
57,6 |
< 25 |
63,8 |
- |
33 |
50 |
| DO |
% / mg/l |
4,1 |
$\ge 4$ |
4,7 |
- |
- |
- |
| TDS |
mg/l |
142 |
1000 |
57 |
1500 |
- |
- |
| TSS |
mg/l |
26 |
100 |
- |
- |
160 |
100 |
| $\text{NO}_3^-$ |
mg/l |
- |
- |
- |
- |
0,33 |
- |
| Kẽm ($\text{Zn}$) |
mg/l |
- |
- |
1,1 |
3,0 |
6,21 |
3,0 |
| Sắt ($\text{Fe}$) |
mg/l |
- |
- |
0,80 |
5,0 |
8,56 |
5,0 |
- Nước mặt: Đang bị ô nhiễm hữu cơ đáng kể khi hàm lượng $\text{COD}$ ($72\text{ mg/l}$) và $\text{BOD}_5$ ($57,6\text{ mg/l}$) đều vượt ngưỡng quy định đối với nguồn nước mặt phục vụ mục đích tưới tiêu và sản xuất.
- Nước ngầm: Các thông số kim loại ($\text{Zn} = 1,1\text{ mg/l}$, $\text{Fe} = 0,80\text{ mg/l}$) và tổng chất rắn hòa tan ($\text{TDS} = 57\text{ mg/l}$) tại thời điểm quan trắc vẫn nằm trong ngưỡng an toàn theo QCVN 09:2008B.
- Nước thải cụm công nghiệp: Nồng độ các chất ô nhiễm đặc thù vượt quy chuẩn cho phép nghiêm trọng: $\text{TSS}$ vượt 1,60 lần ($160\text{ mg/l}$ so với $100\text{ mg/l}$); Kẽm ($\text{Zn}$) vượt 2,07 lần ($6,21\text{ mg/l}$ so với $3,0\text{ mg/l}$); Sắt tổng số ($\text{Fe}$) vượt 1,712 lần ($8,56\text{ mg/l}$ so với $5,0\text{ mg/l}$).
Hệ thống giải pháp đề xuất
- Nhóm giải pháp quy hoạch và quản lý: Đẩy nhanh tiến độ di dời các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ trong khu dân cư vào Cụm công nghiệp tập trung $30,8\text{ ha}$; áp dụng chính sách ưu đãi miễn giảm thuế, hỗ trợ tiền thuê đất ban đầu; ban hành quy chế thu phí bảo vệ môi trường đối với nước thải và chất thải rắn sản xuất.
- Nhóm giải pháp kỹ thuật công nghệ: Thiết lập hệ thống tuần hoàn nước làm mát cục bộ tại các máy cán kéo; áp dụng bể tự hoại 3 ngăn để tiền xử lý nước thải sinh hoạt; lắp đặt tháp hấp thụ rửa khí bằng sữa vôi $\text{Ca(OH)}_2$ để xử lý bụi và $\text{SO}_2$ từ lò nung than; thu gom riêng nước thải axit từ công đoạn tẩy rỉ và mạ điện để xử lý trung hòa trước khi xả ra môi trường.
- Nhóm giải pháp sản xuất sạch hơn: Sử dụng than kíp-lê có hàm lượng lưu huỳnh thấp; bổ sung phụ gia trợ dung trong quá trình đúc luyện để giảm thất thoát kim loại; thu gom tái sử dụng váng xỉ sắt giàu kim loại để sản xuất phèn xử lý nước; lắp chụp hút ngưng tụ hơi kiềm nóng quay lại bể mạ.
Đóng góp của đề tài
- Cập nhật bộ dữ liệu thực nghiệm quan trắc chất lượng nước (nước mặt, nước ngầm, nước thải) tại làng nghề Đa Hội năm 2014, tạo cơ sở so sánh với chuỗi dữ liệu năm 2007.
- Lượng hóa chi tiết cán cân tiêu thụ nguyên nhiên liệu, hóa chất ($\text{H}_2\text{SO}_4$, kẽm mạ, dầu mỡ) và kiểm kê danh mục máy móc gây ô nhiễm (lò đúc điện, lò than kíp-lê, máy cắt cóc) trên quy mô toàn làng nghề.
- Thiết lập sơ đồ dòng thải tích hợp gắn liền với từng công đoạn công nghệ sản xuất sắt thép thực tế tại địa phương.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế: Nghiên cứu mới thực hiện lấy mẫu phân tích thực nghiệm trong một đợt quan trắc (tháng 4 năm 2014), chưa theo dõi được biến thiên chất lượng nước theo mùa (mùa mưa và mùa khô). Bên cạnh đó, do đặc điểm mạng lưới cống rãnh tại thôn quanh co, chắp vá và nhiều cơ sở nằm phân tán trong khu dân cư, tác giả chưa tiến hành quan trắc tách biệt hoàn toàn được nguồn nước thải sinh hoạt độc lập.
- Hướng nghiên cứu tiếp: Cần mở rộng mạng lưới quan trắc định kỳ nhiều đợt trong năm; nghiên cứu sâu hơn về mức độ tích tụ kim loại nặng ($\text{Pb}$, $\text{Cd}$, $\text{Cr}$, $\text{Zn}$) trong bùn trầm tích sông Ngũ Huyện Khê và trong đất nông nghiệp xung quanh; thử nghiệm thiết kế mô hình hệ thống xử lý nước thải mạ kim loại chi phí thấp áp dụng trực tiếp cho từng cụm hộ sản xuất.
Giá trị tham khảo
Khóa luận là nguồn tư liệu thực tế hữu ích cho:
- Sinh viên và học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Môi trường: Tham khảo phương pháp xây dựng đề cương nghiên cứu hiện trạng môi trường làng nghề, quy trình lấy mẫu và phương pháp phân tích các chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng trong nước.
- Cơ quan quản lý nhà nước (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Phòng TN&MT thị xã Từ Sơn, UBND xã Châu Khê): Sử dụng các số liệu kiểm kê nguyên liệu, danh mục thiết bị và hiện trạng chất lượng nước để xây dựng kế hoạch quản lý, giám sát và lập đề án di dời cơ sở sản xuất vào cụm công nghiệp tập trung.
- Các đơn vị tư vấn và kỹ sư môi trường: Tham khảo sơ đồ công nghệ dòng thải sản xuất sắt thép tái chế và các giải pháp sản xuất sạch hơn áp dụng cho các làng nghề tái chế kim loại tại Việt Nam.
Câu hỏi thường gặp
1. Nguồn nguyên liệu chính phục vụ hoạt động tái chế sắt thép tại làng nghề Đa Hội được thu gom từ đâu và khối lượng tiêu thụ là bao nhiêu?
Nguyên liệu chính của làng nghề là sắt thép phế liệu các loại (chủ yếu là vỏ tàu biển, vỏ ô tô thu mua từ Hải Phòng, Thái Nguyên, cùng các chi tiết máy móc cũ hỏng từ các vùng lân cận) và phôi thép nhập khẩu từ Nga. Tổng khối lượng sắt thép tiêu thụ hàng năm của làng nghề đạt khoảng 300.000 tấn/năm.
2. Công đoạn mạ kẽm thép dây tại Đa Hội sử dụng loại hóa chất nào và phát sinh phản ứng hóa học gì?
Quá trình mạ kẽm sử dụng Axit Sunfuric ($\text{H}_2\text{SO}_4$) với lượng tiêu thụ khoảng $94.800\text{ kg/năm}$ để tẩy sạch rỉ sắt trước khi mạ kẽm điện phân. Phản ứng hóa học diễn ra trong bể ngâm tẩy rỉ là:
$$\text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{FeSO}_4 + \text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 4\text{H}_2\text{O}$$
Ngoài ra, quy trình còn sử dụng xút ($\text{NaOH}$), kẽm thỏi ($500\text{ kg/năm}$), cùng một lượng nhỏ $\text{HCl}$, $\text{HNO}_3$ và $\text{NaCN}$.
3. Kết quả phân tích chất lượng nước thải tại Cụm công nghiệp làng nghề Đa Hội tháng 4/2014 ghi nhận những chỉ tiêu nào vượt quy chuẩn?
Kết quả phân tích nước thải cho thấy 3 chỉ tiêu vượt quy chuẩn kỹ thuật cho phép gồm:
- Tổng chất rắn lơ lửng ($\text{TSS}$): Đạt $160\text{ mg/l}$, vượt tiêu chuẩn quy định ($100\text{ mg/l}$) 1,60 lần.
- Kẽm ($\text{Zn}$): Đạt $6,21\text{ mg/l}$, vượt tiêu chuẩn ($3,0\text{ mg/l}$) 2,07 lần.
- Sắt tổng số ($\text{Fe}$): Đạt $8,56\text{ mg/l}$, vượt tiêu chuẩn ($5,0\text{ mg/l}$) 1,712 lần.
4. Khóa luận đề xuất mô hình công nghệ nào để xử lý sơ bộ nước thải sinh hoạt tại làng nghề?
Tác giả đề xuất áp dụng mô hình công nghệ xử lý nước thải bằng bể tự hoại (bể phốt) 3 ngăn:
- Ngăn 1: Thực hiện chức năng điều hòa lưu lượng, lắng cặn thô và phân hủy sinh học kỵ khí.
- Ngăn 2: Tiếp tục quá trình lắng các hạt cặn nhỏ hơn và phân hủy sinh học chất hữu cơ.
- Ngăn 3: Đóng vai trò ngăn lắng trong và cho nước thải sau xử lý chảy tràn vào hệ thống thoát nước chung.
5. Cơ cấu kinh tế và số lượng cơ sở sản xuất tại làng nghề Đa Hội vào thời điểm nghiên cứu có đặc điểm gì nổi bật?
Đa Hội là trung tâm tiểu thủ công nghiệp phát triển mạnh với tỷ trọng công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp chiếm 96,4% cơ cấu kinh tế toàn xã Châu Khê (nông nghiệp chỉ chiếm 5,4%). Toàn thôn Đa Hội có 906 hộ sản xuất sắt thép (trong đó có 280 hộ quy mô lớn đạt năng suất trung bình 10 tấn/tháng), thu hút gần 95% số hộ dân tham gia và giải quyết việc làm cho khoảng 6.000 lao động với thu nhập bình quân từ 10 - 14 triệu đồng/người/năm.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Đàm Thế Chiến đã phản ánh toàn diện bức tranh kinh tế - kỹ thuật và hiện trạng ô nhiễm môi trường nước tại làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm năm 2014 khẳng định nguồn nước mặt sông Ngũ Huyện Khê đang bị ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng, trong khi nước thải sản xuất từ cụm công nghiệp chứa hàm lượng cặn lơ lửng, Sắt và Kẽm vượt quy chuẩn từ 1,6 đến 2,07 lần. Đề tài đã đề xuất hệ thống giải pháp khả thi từ quy hoạch mặt bằng, quản lý chính sách đến các can thiệp kỹ thuật sản xuất sạch hơn nhằm hướng tới mục tiêu phát triển bền vững làng nghề kim loại truyền thống.
