Tổng quan nghiên cứu

Quá trình công nghiệp hóa tại tỉnh Bắc Ninh ghi nhận sự tăng trưởng vượt bậc với tổng sản phẩm trên địa bàn (GRDP) năm 2017 đạt hơn 133.000 tỷ đồng, chiếm khoảng 3,11% GDP cả nước và xếp thứ 4 toàn quốc. Toàn tỉnh đã quy hoạch 15 khu công nghiệp tập trung cùng hơn 30 cụm công nghiệp nhằm thúc đẩy kinh tế. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng này cũng tạo ra áp lực lớn lên môi trường sinh thái địa phương. Nổi bật trong số đó là Cụm công nghiệp Mả Ông tại phường Đình Bảng, thị xã Từ Sơn với diện tích 5 ha, quy tụ 26 doanh nghiệp chuyên ngành cơ khí đúc và cán thép tái chế. Mỗi năm, cụm công nghiệp này tiêu thụ tới 525.200 tấn phế liệu sắt thép và khoảng 45.000 tấn than đá, phục vụ năng lực sản xuất phôi thép đạt gần 1.000 tấn/ngày.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng hạ tầng kỹ thuật bảo vệ môi trường tại đây chưa đồng bộ, chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung và phương thức sản xuất còn mang nặng tính tự phát của mô hình làng nghề truyền thống. Mục tiêu của đề tài là đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường nước thải, không khí xung quanh và thực trạng công tác quản lý môi trường tại Cụm công nghiệp Mả Ông; từ đó đề xuất hệ thống giải pháp kỹ thuật kết hợp cơ chế quản lý khả thi nhằm giảm thiểu ô nhiễm.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên toàn bộ khuôn viên 5 ha của Cụm công nghiệp Mả Ông trong khung thời gian từ tháng 05/2017 đến tháng 05/2018. Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc khi cung cấp số liệu thực nghiệm để kiểm soát 10,15 m3/ngày nước thải sinh hoạt, tối ưu hóa quy trình tuần hoàn nước sản xuất và định hướng chuyển đổi mô hình sang cụm công nghiệp sinh thái bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết quản lý môi trường đô thị và khu công nghiệp theo các công trình học thuật của tác giả Lưu Đức Hải (2005) và Trần Thanh Lâm (2006). Khung lý thuyết này khẳng định quản lý môi trường là chuỗi tác động có tổ chức nhằm điều chỉnh các hoạt động phát triển kinh tế theo hướng sử dụng hợp lý tài nguyên, ngăn ngừa suy thoái và kiểm soát ô nhiễm đa phương tiện.

Bên cạnh đó, đề tài tiếp cận lý thuyết Cụm công nghiệp sinh thái (Eco-Industrial Park - EIP) dựa trên bài học kinh nghiệm quốc tế từ hơn 60 khu công nghiệp sinh thái tại Trung Quốc và mạng lưới kinh tế tuần hoàn tại Nhật Bản. Mô hình này vận hành dựa trên 5 mắt xích liên kết chặt chẽ: sản xuất, cung ứng, bảo vệ môi trường, dịch vụ công và quản lý chuỗi chất thải khép kín, nơi phế phẩm của cơ sở này trở thành nguyên liệu đầu vào của cơ sở khác.

Các khái niệm cốt lõi được chuẩn hóa theo hệ thống pháp luật Việt Nam, bao gồm khái niệm Cụm công nghiệp theo Nghị định số 68/2017/NĐ-CP (quy mô từ 5 ha đến 75 ha), khái niệm công cụ quản lý môi trường (luật pháp, kinh tế, kỹ thuật và truyền thông), cùng cơ chế phân cấp trách nhiệm bảo vệ môi trường theo Thông tư số 35/2015/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài kết hợp chặt chẽ giữa số liệu thứ cấp và số liệu thực nghiệm sơ cấp. Cỡ mẫu khảo sát xã hội học gồm 10 cán bộ quản lý và phụ trách kỹ thuật môi trường tại các doanh nghiệp trong cụm, được lựa chọn theo phương pháp chọn mẫu chuyên gia có chủ đích nhằm thu thập thông tin chuyên sâu về công nghệ và quy chế vận hành nội bộ.

Chương trình quan trắc thực địa được tiến hành qua 2 đợt đo đạc điển hình: Đợt 1 vào ngày 09/10/2017 (mùa cao điểm sản xuất phục vụ thị trường xây dựng cuối năm) và Đợt 2 vào ngày 21/03/2018 (giai đoạn sản xuất bình thường). Mẫu nước thải được lấy tại hồ sinh học tập trung của cụm và phân tích các thông số đặc trưng gồm pH, BOD5, TSS, Amoni, Nitrat, Photphat và Coliform theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6491:1999, TCVN 6625:2000). Mẫu không khí xung quanh được thu thập tại 3 vị trí trọng điểm: K1 (khu vực đầu cụm), K2 (tuyến đường dẫn vào làng nghề Châu Khê) và K3 (khu vực cuối cụm) để đo đạc bụi tổng, SO2, NO2, CO và tiếng ồn bằng thiết bị đo khí Sibata L15P, máy trắc phổ U2900 theo các tiêu chuẩn TCVN 5067:1995 và TCVN 6137:2009. Phương pháp phân tích ma trận SWOT được áp dụng để xác định rõ điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức trong công tác quản lý môi trường. Toàn bộ dữ liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm Excel trong suốt timeline nghiên cứu từ tháng 05/2017 đến tháng 05/2018.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, về môi trường nước, nghiên cứu phát hiện tổng lưu lượng nước thải phát sinh xả ra ngoài môi trường từ 26 doanh nghiệp trong cụm là 10,15 m3/ngày đêm, toàn bộ là nước thải sinh hoạt. Nước thải sản xuất từ công đoạn làm mát lò nấu phôi thép (trung bình 2 m3/ngày/doanh nghiệp) và nước dập bụi khí thải (khoảng 0,5 m3/ngày/doanh nghiệp) đã được các cơ sở thu gom qua bể lắng để tái sử dụng tuần hoàn 100%, không xả trực tiếp ra môi trường. Tuy nhiên, nước thải sinh hoạt sau khi xử lý sơ bộ qua bể tự hoại 3 ngăn (dung tích 5 đến 8 m3/bể) khi dẫn về hồ sinh học lại có các chỉ tiêu BOD5, TSS, Amoni và Coliform vượt ngưỡng cho phép của QCVN 14:2008/BTNMT do hồ sinh học chưa được xây dựng đúng quy cách kỹ thuật.

Thứ hai, về môi trường không khí, kết quả quan trắc tại 3 vị trí K1, K2, K3 trong cả 2 đợt đo cho thấy nồng độ bụi tổng, SO2, NO2, CO và mức ồn trung bình vẫn nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT và QCVN 26:2010/BTNMT. Tuy nhiên, tải lượng khí thải trong Đợt 1 (tháng 10/2017) cao hơn Đợt 2 (tháng 03/2018) từ 15% đến 25%, phản ánh sự gia tăng phát thải cục bộ từ việc đốt 45.000 tấn than đá mỗi năm vào mùa cao điểm sản xuất.

Thứ ba, về hạ tầng và tổ chức quản lý, cụm đã xây dựng riêng biệt hệ thống thoát nước mưa bề mặt bằng 779 m cống bê tông cốt thép D300-D800 và 107 m mương hở dẫn ra kênh tiêu khu vực. Dù vậy, 100% doanh nghiệp trong cụm đều chưa bố trí cán bộ chuyên trách có trình độ đại học chuyên ngành môi trường, công tác quản lý chủ yếu mang tính kiêm nhiệm.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến việc nước thải đầu ra tại hồ sinh học vượt chuẩn là do công trình này chỉ đóng vai trò một hồ lưu chứa hở tự nhiên, đáy đất chưa được lót màng chống thấm và hoàn toàn thiếu hệ thống sục khí vi sinh cưỡng bức để thực hiện quá trình phân hủy sinh học hiếu khí. Thực trạng này phản ánh sự tương đồng với bức tranh ô nhiễm chung tại lưu vực sông Nhuệ - Đáy, nơi nước thải công nghiệp chiếm tới 35% tổng lượng thải tiếp nhận và hơn 70% các cụm công nghiệp quy mô nhỏ chưa có trạm xử lý tập trung đạt chuẩn.

Dữ liệu quan trắc môi trường không khí và nước thải qua 2 đợt có thể được mô hình hóa và trình bày trực quan thông qua biểu đồ cột so sánh nồng độ chất ô nhiễm giữa các mùa sản xuất, kết hợp bảng tổng hợp phân tích ma trận SWOT. Biểu đồ này sẽ làm nổi bật sự biến thiên tải lượng phát thải từ các lò nung than thủ công, giúp các nhà quản lý nhận diện nguy cơ tiềm ẩn khi công suất toàn cụm tăng trưởng vượt mức 1.000 tấn sản phẩm/ngày.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung với công suất thiết kế 20 m3/ngày đêm, ứng dụng công nghệ xử lý sinh học kết hợp màng lọc hiếu khí kỵ khí nhằm loại bỏ triệt để chất hữu cơ, nito và vi sinh vật gây hại. Mục tiêu kỹ thuật là đưa 100% nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn Cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT trước quý IV/2019. Chủ thể thực hiện là Công ty Cổ phần Đầu tư Hạ tầng Cụm công nghiệp Mả Ông phối hợp cùng Ban quản lý cụm.

Thứ hai, nâng cấp công nghệ giảm thiểu khí thải và khói bụi công nghiệp. Tiến hành cải tạo 100% hệ thống hút bụi và dập khí bằng tháp hấp thụ ướt tại các xưởng đúc thép, đồng thời xây dựng lộ trình chuyển đổi từng bước từ lò nung sử dụng 45.000 tấn than đá/năm sang lò điện cảm ứng từ hoặc lò nung dùng nhiên liệu khí sạch trong giai đoạn 2019 - 2020. Chủ thể chịu trách nhiệm là 26 doanh nghiệp sản xuất dưới sự giám sát kỹ thuật của Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn.

Thứ ba, chuẩn hóa quy trình phân loại và lưu trữ chất thải rắn nguy hại. Xây dựng khu lưu giữ chất thải nguy hại tập trung có diện tích tối thiểu 100 m2 để thu gom riêng biệt xỉ kim loại, bùn thải lắng từ bể dập bụi và giẻ lau nhiễm dầu mỡ; ký hợp đồng vận chuyển xử lý định kỳ với các đơn vị được Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp phép.

Thứ tư, kiện toàn bộ máy nhân sự quản lý môi trường. Thành lập tổ bảo vệ môi trường chuyên trách thuộc Ban quản lý cụm với ít nhất 02 cán bộ có trình độ đại học ngành Khoa học hoặc Kỹ thuật Môi trường. Tổ chức thực hiện chương trình quan trắc định kỳ tối thiểu 4 lần/năm để theo dõi liên tục các chỉ số chất lượng môi trường nước và không khí.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm 1: Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường, bao gồm Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh và Phòng Tài nguyên và Môi trường thị xã Từ Sơn. Luận văn cung cấp phương pháp luận thực chứng và bộ chỉ số quan trắc thực tế giúp phục vụ công tác thanh tra, giám sát xả thải và quy hoạch các cụm công nghiệp làng nghề trên địa bàn.

Nhóm 2: Ban quản lý và các chủ doanh nghiệp tại Cụm công nghiệp Mả Ông cùng các cụm cơ khí tái chế kim loại tương tự. Tài liệu này cung cấp sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất đúc cán thép chi tiết, giải pháp tái sử dụng tuần hoàn 100% nước làm mát giúp tối ưu hóa chi phí vận hành và giảm thiểu rủi ro pháp lý về môi trường.

Nhóm 3: Các chuyên gia tư vấn và kỹ sư công nghệ môi trường. Số liệu tính toán lưu lượng 10,15 m3/ngày nước thải sinh hoạt và đặc tính phát thải bụi than là nguồn thông số đầu vào đáng tin cậy để lập báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và thiết kế hệ thống xử lý chất thải chi phí thấp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Nhóm 4: Giảng viên, học viên cao học và sinh viên các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường và Kỹ thuật Môi trường. Công trình là tài liệu tham khảo học thuật giá trị về phương pháp ứng dụng ma trận SWOT và kỹ thuật quan trắc đa thành phần tại các khu vực công nghiệp tập trung.

Câu hỏi thường gặp

Nguồn nước thải chính phát sinh tại Cụm công nghiệp Mả Ông gồm những thành phần nào và lưu lượng là bao nhiêu? Nguồn nước thải duy nhất phát sinh ra ngoài môi trường tại cụm là nước thải sinh hoạt của công nhân viên với tổng lưu lượng 10,15 m3/ngày đêm từ 26 doanh nghiệp. Toàn bộ nước làm mát lò nấu khoảng 2 m3/ngày và nước xử lý bụi khoảng 0,5 m3/ngày tại mỗi cơ sở đều được thu hồi tuần hoàn khép kín 100% trong quy trình sản xuất.

Vì sao nước thải tại hồ sinh học của Cụm công nghiệp Mả Ông lại vượt tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia? Hồ sinh học tại cụm hiện chưa được đầu tư đúng tiêu chuẩn kỹ thuật môi trường, không có lớp lót đáy chống thấm và hoàn toàn thiếu hệ thống sục khí cưỡng bức. Do đó, hồ chỉ đóng vai trò như một hồ lưu chứa nước thông thường, không đảm bảo các phản ứng phân hủy sinh học tự nhiên diễn ra để xử lý các chỉ tiêu BOD5, Amoni và Coliform đạt chuẩn.

Chất lượng môi trường không khí xung quanh Cụm công nghiệp Mả Ông hiện trạng ra sao? Các chỉ tiêu không khí xung quanh như bụi tổng, SO2, NO2, CO và tiếng ồn đo đạc tại 3 điểm K1, K2, K3 đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 05:2013/BTNMT. Tuy nhiên, vào mùa sản xuất cao điểm cuối năm, việc đốt khoảng 45.000 tấn than đá khiến tải lượng ô nhiễm không khí gia tăng khoảng 15% đến 25% so với mùa thấp điểm.

Điểm yếu lớn nhất trong công tác quản lý môi trường tại Cụm công nghiệp Mả Ông là gì? Điểm yếu cốt lõi được chỉ ra qua phân tích SWOT là 100% các doanh nghiệp trong cụm chưa có nhân sự chuyên trách về môi trường có trình độ đại học theo đúng Thông tư số 35/2015/TT-BTNMT. Hầu hết các cơ sở vận hành theo mô hình quản lý gia đình, hạn chế về nguồn vốn đầu tư công nghệ hiện đại.

Mô hình cụm công nghiệp sinh thái có thể được hiện thực hóa tại đây như thế nào? Mô hình cụm công nghiệp sinh thái có thể ứng dụng hiệu quả thông qua việc tiếp tục phát huy chuỗi tái chế hơn 525.200 tấn phế liệu sắt thép mỗi năm, kết hợp tái sử dụng 100% nước làm mát, thu hồi xỉ than làm vật liệu xây dựng và kết nối đồng bộ vào trạm xử lý nước thải tập trung của toàn cụm.

Kết luận

  • Đánh giá chuẩn xác thực trạng phát sinh 10,15 m3/ngày đêm nước thải sinh hoạt và ghi nhận việc tuần hoàn 100% nước làm mát sản xuất tại 26 doanh nghiệp cơ khí.
  • Khẳng định chất lượng không khí đạt chuẩn QCVN 05:2013/BTNMT nhưng chất lượng nước thải tại hồ sinh học vượt ngưỡng QCVN 14:2008/BTNMT cần xử lý khẩn cấp.
  • Làm rõ các nút thắt trong công tác quản lý môi trường do thiếu nhân lực chuyên trách và thiếu trạm xử lý chất thải tập trung.
  • Đề xuất lộ trình xây dựng trạm xử lý nước thải 20 m3/ngày đêm và chuyển đổi công nghệ lò đốt than trong giai đoạn 2019 - 2020.
  • Xác lập cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc để chuyển đổi Cụm công nghiệp Mả Ông thành mô hình cụm công nghiệp sinh thái tuần hoàn.

Công trình nghiên cứu thạc sĩ của tác giả Nguyễn Thị Thùy là tài liệu khoa học toàn diện, mang tính ứng dụng cao cho bài toán bảo vệ môi trường tại các cụm công nghiệp làng nghề. Các nhà quản lý và doanh nghiệp hãy chủ động áp dụng các giải pháp kỹ thuật và khuyến nghị quản lý từ luận văn để xây dựng nền công nghiệp xanh bền vững.