Tổng quan nghiên cứu

Làng nghề truyền thống đóng vai trò quan trọng trong tiến trình công nghiệp hóa và chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông thôn Việt Nam. Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, cả nước hiện có khoảng 2.017 làng nghề, trong đó khu vực đồng bằng sông Hồng tập trung hơn 800 làng nghề. Tỉnh Bắc Ninh có 62 làng nghề đang hoạt động, đóng góp đáng kể vào tăng trưởng thu nhập địa phương nhưng đồng thời cũng tạo ra những điểm nóng về ô nhiễm môi trường. Điển hình tại làng nghề Đại Lâm, xã Tam Đa, huyện Yên Phong (khu vực có diện tích 818,92 ha với 3.106 hộ dân), hoạt động nấu rượu truyền thống kết hợp chăn nuôi lợn với 398 hộ sản xuất đang gây sức ép nặng nề lên hạ tầng sinh thái.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm là sự suy giảm nghiêm trọng chất lượng nguồn nước mặt, nước ngầm, không khí và sự tích tụ chất thải rắn chưa qua xử lý xả thẳng ra hệ thống kênh rạch đổ vào sông Cầu. Mục tiêu cụ thể của luận văn là khảo sát, đánh giá định lượng hiện trạng các thành phần môi trường, phân tích nguyên nhân ô nhiễm và đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý phù hợp cho làng nghề Đại Lâm. Phạm vi không gian được thực hiện tại địa bàn làng Đại Lâm, xã Tam Đa; thời gian nghiên cứu thực địa diễn ra liên tục từ tháng 2 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp hệ thống số liệu khoa học giúp chính quyền địa phương xây dựng phương án giảm thiểu từ 50% đến 70% tải lượng ô nhiễm hữu cơ, bảo vệ sức khỏe cho hơn 13.000 cư dân trong vùng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phát triển bền vững kinh tế nông thôn và lý thuyết sản xuất sạch hơn (Cleaner Production - CP), kết hợp khung phân tích Động lực - Áp lực - Hiện trạng - Tác động - Đáp ứng (DPSIR). Ba khái niệm chính được vận dụng xuyên suốt gồm:

Thứ nhất, khái niệm làng nghề truyền thống theo Thông tư số 116/2006/TT-BNN và Nghị định số 66/2006/NĐ-CP của Chính phủ, xác định làng nghề là cụm dân cư nông thôn có trên 30% số hộ tham gia sản xuất ngành nghề phi nông nghiệp ổn định tối thiểu 2 năm.

Thứ hai, tải lượng ô nhiễm hữu cơ đặc trưng trong chế biến nông sản thực phẩm, đo lường thông qua các chỉ số nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và vi sinh vật Coliform.

Thứ ba, ô nhiễm môi trường phân tán khu vực nông thôn, phản ánh đặc thù chất thải phát sinh từ các cơ sở quy mô nhỏ, xen kẽ trực tiếp trong khu dân cư sinh sống.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu phối hợp đồng bộ giữa nguồn dữ liệu thứ cấp và dữ liệu sơ cấp thu thập thực địa trong giai đoạn từ tháng 2 năm 2015 đến tháng 4 năm 2016. Cỡ mẫu điều tra xã hội học bao gồm 50 phiếu khảo sát, áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích: 40 hộ trực tiếp nấu rượu kết hợp chăn nuôi nhằm thu thập dữ liệu về lượng nước sử dụng, nguyên liệu than, bã thải; 10 hộ không sản xuất để đánh giá mức độ phơi nhiễm ô nhiễm và sức khỏe cộng đồng.

Chương trình quan trắc môi trường thực hiện lấy tổng cộng 64 lượt mẫu, chia thành 4 nhóm theo quy mô sản xuất và tần suất 2 đợt trong năm (đợt 1 vào tháng 5 năm 2015 - mùa sản xuất thấp điểm; đợt 2 vào tháng 11 năm 2015 - mùa sản xuất cao điểm):

  • Môi trường không khí: 12 vị trí lấy mẫu theo Thông tư số 28/2011/TT-BTNMT, phân tích bụi bằng phương pháp khối lượng TCVN 5067:1995, đo CO bằng sắc ký khí TCVN 5972:1995, SO2 theo TCVN 5971:1995, NH3 và tiếng ồn bằng thiết bị Testo 815.
  • Môi trường nước thải: 8 vị trí theo TCVN 5999:1995, phân tích BOD5 theo SMEWW 5210 B, COD theo Hach Method 8000, Coliform theo TCVN 6187-2:1996.
  • Môi trường nước mặt và nước ngầm: 5 vị trí nước mặt ao làng và sông Cầu theo TCVN 5994-1995; 7 vị trí nước giếng khoan theo TCVN 6000-1995, phân tích hàm lượng sắt (Fe) theo TCVN 6177:1996 và Mangan theo SMEWW 3111 B.

Lý do lựa chọn hệ thống phương pháp phân tích tiêu chuẩn quốc gia (TCVN) và quy chuẩn quốc tế (SMEWW/Hach) nhằm bảo đảm tính pháp lý, độ lặp lại cao và cho phép so sánh đối chứng chuẩn xác với các Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia: QCVN 05:2013/BTNMT (không khí xung quanh), QCVN 08:2008/BTNMT (nước mặt), QCVN 09:2008/BTNMT (nước ngầm), QCVN 14:2008/BTNMT (nước thải sinh hoạt) và QCVN 26:2010/BTNMT (tiếng ồn).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích mẫu quan trắc thực nghiệm tại làng nghề Đại Lâm phản ánh 3 phát hiện cốt lõi:

Thứ nhất, môi trường nước thải bị ô nhiễm hữu cơ ở mức báo động. Hàm lượng COD và BOD5 tại các điểm xả thải sau sản xuất và chăn nuôi vượt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT từ 3,2 đến 8,5 lần. Chỉ số vi sinh Coliform tại hầu hết các rãnh thoát nước chung vượt ngưỡng cho phép từ 15 đến 40 lần, hình thành các dòng thải có màu đục và mùi hôi nồng nặc.

Thứ hai, chất lượng nguồn nước mặt và nước ngầm có dấu hiệu suy thoái rõ rệt. Nồng độ oxy hòa tan (DO) tại 2 ao trung tâm làng giảm mạnh xuống dưới 3,0 mg/L, xuất hiện hiện tượng phú dưỡng cục bộ. Đối với 7 giếng khoan nước ngầm khảo sát, có khoảng 42,8% số mẫu ghi nhận nồng độ ion sắt (Fe) vượt giới hạn tối đa cho phép theo QCVN 09:2008/BTNMT, gây nguy cơ tích tụ kim loại khi người dân sử dụng phục vụ sinh hoạt.

Thứ ba, áp lực chất thải rắn và khí thải cục bộ diễn biến phức tạp. Hoạt động của 398 hộ sản xuất phát sinh hàng tấn bã rượu, phụ phẩm sắn gạo và xỉ than mỗi ngày. Tại các xưởng nấu rượu thủ công kín gió, nồng độ bụi than và khí CO cao hơn môi trường bên ngoài từ 1,8 đến 2,5 lần, gây ảnh hưởng trực tiếp đến hệ hô hấp của người lao động.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của tình trạng ô nhiễm xuất phát từ việc quy trình sản xuất còn mang tính tự phát, phân tán và xen kẽ trong khu dân cư chật hẹp. Mặc dù địa phương đã có chính sách vận động xây dựng hầm biogas, nhưng do quy mô chăn nuôi tăng nhanh (toàn xã nuôi khoảng 7.000 con lợn) kết hợp lượng nước thải từ quá trình vo gạo, ngâm sắn quá lớn khiến các bể biogas dung tích 8-15 m3 rơi vào tình trạng quá tải nghiêm trọng. Nước thải sau bể biogas không được xử lý thứ cấp mà xả trực tiếp ra hệ thống mương chung dài hơn 6 km chảy ra sông Cầu.

So sánh với các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm ở đồng bằng sông Hồng như làng bún Phú Đô (Hà Nội) hay làng bánh đa Tống Buồng (Hải Dương) – nơi hàm lượng COD vượt quy chuẩn từ 12 đến 15 lần, làng Đại Lâm có đặc thù ô nhiễm kép từ cả chế biến cồn rượu và phân bón chăn nuôi. Để trực quan hóa hiện trạng, toàn bộ dữ liệu quan trắc được thiết kế thành bảng đối chiếu chỉ số ô nhiễm theo 2 mùa sản xuất và biểu đồ cột thể hiện tương quan giữa quy mô hộ chăn nuôi với nồng độ chất hữu cơ phát thải. Kết quả này chứng minh rằng nếu không có sự can thiệp hạ tầng tập trung, hệ sinh thái thủy vực sông Cầu đoạn qua Yên Phong sẽ đối mặt nguy cơ suy thoái không thể phục hồi.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả đánh giá thực địa, tác giả đề xuất 4 nhóm giải pháp đồng bộ:

  1. Quy hoạch không gian sản xuất tập trung: Ủy ban nhân dân huyện Yên Phong cùng Sở Xây dựng Bắc Ninh cần đẩy nhanh tiến độ lập đề án xây dựng cụm công nghiệp làng nghề tập trung quy mô 8 đến 10 ha; đặt mục tiêu di dời 100% các cơ sở nấu rượu quy mô trên 80 lít/ngày ra khỏi khu dân cư trong lộ trình 2023 - 2026.
  2. Xây dựng công trình xử lý nước thải công nghệ sinh học: Thiết kế và vận hành trạm xử lý nước thải tập trung công suất 350 - 500 m3/ngày đêm cho làng Đại Lâm. Áp dụng chuỗi công nghệ tích hợp gồm: Bể lắng kỵ khí cải tiến kết hợp hệ thống lọc sinh học nhỏ giọt và hồ thực vật thủy sinh (sử dụng bèo lục bình hoặc cỏ vetiver). Mục tiêu xử lý đạt 85% các thông số BOD5, COD và TSS theo QCVN 40:2011/BTNMT trước năm 2025 do UBND xã Tam Đa và Sở Tài nguyên và Môi trường trực tiếp quản lý.
  3. Thu hồi phụ phẩm và chuyển đổi năng lượng sạch: Tổ chức thu gom 100% lượng xỉ than phát sinh từ các hộ nấu rượu để phối trộn làm gạch không nung hoặc vật liệu san nền; hỗ trợ tài chính để chuyển đổi ít nhất 65% số hộ từ lò than truyền thống sang sử dụng năng lượng khí biogas hoặc bếp điện cải tiến trong vòng 2 năm tới.
  4. Tăng cường chế tài và nâng cao nhận thức cộng đồng: Ban hành quy chế quản lý bảo vệ môi trường làng nghề gắn liền với hương ước thôn Đại Lâm theo hướng dẫn của Thông tư 116/2006/TT-BNN. Thực hiện thu phí bảo vệ môi trường đối với các hộ xả thải lớn, đồng thời tổ chức định kỳ 3 tháng/lần các lớp tập huấn kỹ thuật sản xuất sạch hơn do Hội Nông dân và Trạm Khuyến nông huyện chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và bộ dữ liệu của công trình nghiên cứu mang lại giá trị thiết thực cho 4 nhóm đối tượng:

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về tài nguyên và môi trường (Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Yên Phong, UBND xã Tam Đa): Sử dụng số liệu điều tra 64 mẫu quan trắc làm cơ sở pháp lý và căn cứ khoa học để xây dựng kế hoạch kiểm soát ô nhiễm, quy hoạch cụm công nghiệp nông thôn và cấp phép môi trường.
  2. Giảng viên, nhà khoa học và học viên cao học chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường: Tham khảo phương pháp tiếp cận điều tra phân tầng 4 nhóm sản xuất kết hợp đánh giá tải lượng dòng thải hữu cơ trong mô hình kinh tế nông nghiệp - làng nghề tích hợp.
  3. Các kỹ sư thiết kế và doanh nghiệp chuyển giao công nghệ môi trường: Tiếp cận thông số động học dòng thải (COD, BOD5, Coliform) tại làng nghề nấu rượu để tối ưu hóa quy trình thiết kế các trạm xử lý sinh học phân tán chi phí thấp.
  4. Ban quản lý hợp tác xã và các hộ sản xuất, chăn nuôi tại các làng nghề truyền thống: Học hỏi mô hình quản lý phụ phẩm bã rượu, kỹ thuật vận hành bể biogas đúng tải trọng và áp dụng giải pháp đun nấu tiết kiệm năng lượng.

Câu hỏi thường gặp

Nguồn phát sinh ô nhiễm lớn nhất tại làng nghề Đại Lâm là gì?

Nguồn ô nhiễm chính là nước thải hữu cơ từ quá trình ngâm sắn, vo gạo, chưng cất rượu kết hợp với phân, nước rửa chuồng từ hoạt động nuôi lợn của 398 hộ sản xuất. Dòng thải này có nồng độ COD và BOD5 vượt quy chuẩn từ 3 đến hơn 8 lần, xả thẳng ra sông Cầu.

Bể Biogas của các hộ gia đình có xử lý triệt để được nước thải không?

Hầu hết các bể biogas tại Đại Lâm có thể tích nhỏ (8-15 m3), chỉ đáp ứng một phần chất thải chăn nuôi. Khi tiếp nhận thêm lượng lớn nước thải nấu rượu có tính axit và tải lượng hữu cơ cao, bể bị quá tải, khiến nước thải sau biogas vẫn vượt tiêu chuẩn xả thải.

Nguồn nước ngầm tại làng Đại Lâm có bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm không?

Kết quả kiểm nghiệm 7 mẫu giếng khoan cho thấy khoảng 42,8% số mẫu có hàm lượng sắt (Fe) vượt ngưỡng QCVN 09:2008/BTNMT. Tình trạng ngấm nước thải lâu năm từ các ao hồ ô nhiễm đang đe dọa trực tiếp đến tầng chứa nước ngầm nông phục vụ sinh hoạt.

Khí thải từ việc đun nấu rượu ảnh hưởng thế nào đến người dân?

Hầu hết các hộ sử dụng than đá, than tổ ong trong không gian nhà xưởng chật hẹp, làm phát sinh lượng lớn bụi than, khí CO và SO2. Nồng độ các chất này cao hơn môi trường tự nhiên từ 1,8 đến 2,5 lần, làm gia tăng tỷ lệ mắc các bệnh về đường hô hấp và mắt ở người lao động.

Giải pháp kỹ thuật nào phù hợp nhất để xử lý nước thải làng nghề Đại Lâm?

Giải pháp khả thi nhất là mô hình tích hợp: các hộ tiền xử lý bằng bể lắng và hầm biogas cải tiến, sau đó nước thải được thu gom về trạm xử lý tập trung công suất khoảng 350-500 m3/ngày đêm ứng dụng công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt kết hợp hồ thực vật thủy sinh.

Kết luận

  • Luận văn đã hoàn thành đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường nước, không khí và chất thải rắn tại làng nghề nấu rượu Đại Lâm thông qua hệ thống 64 mẫu quan trắc thực địa chuẩn xác.
  • Xác định rõ tải lượng ô nhiễm hữu cơ trong nước thải với COD, BOD5 và vi sinh vật Coliform vượt quy chuẩn nhiều lần là thách thức môi trường cấp bách nhất tại địa phương.
  • Phân tích chi tiết nguyên nhân ô nhiễm bắt nguồn từ phương thức sản xuất thủ công nhỏ lẻ của 398 hộ dân kết hợp sự quá tải của hệ thống hầm biogas gia đình.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp công nghệ xử lý nước thải sinh học chi phí thấp kết hợp thu hồi xỉ than và quy hoạch cụm công nghiệp làng nghề tập trung quy mô 8-10 ha.
  • Cung cấp cơ sở khoa học vững chắc giúp các nhà hoạch định chính sách hoàn thiện hương ước bảo vệ môi trường và định hướng phát triển bền vững làng nghề truyền thống.

Đóng góp chính của công trình là xây dựng bộ cơ sở dữ liệu quan trắc môi trường thực tế đầu tiên có độ tin cậy cao cho làng nghề Đại Lâm. Kế hoạch tiếp theo đòi hỏi chính quyền địa phương và các đơn vị nghiên cứu triển khai thử nghiệm mô hình xử lý sinh học quy mô nhỏ trong 12 tháng tới trước khi nhân rộng trên toàn xã. Các cơ quan quản lý, viện nghiên cứu và cộng đồng doanh nghiệp cần tăng cường hợp tác, đẩy mạnh đầu tư nguồn lực nhằm sớm đưa các giải pháp vào thực tiễn, bảo vệ nguồn nước sông Cầu và nâng cao chất lượng sống cho người dân làng nghề.