Tổng quan nghiên cứu

Quá trình công nghiệp hóa tại Việt Nam ghi nhận sự phát triển vượt bậc với 326 khu công nghiệp được thành lập trên quy mô xấp xỉ 95,5 nghìn ha, trong đó 251 khu công nghiệp đã chính thức đi vào hoạt động với tỷ lệ lấp đầy đạt gần 74%. Tuy nhiên, sự bùng nổ này đang tạo ra áp lực khổng lồ lên môi trường sinh thái khi tổng lượng nước thải phát sinh trên toàn quốc vượt mức 3 triệu m3/ngày đêm. Ngành dệt may – một trong những mũi nhọn kinh tế trọng điểm – là tác nhân xả thải đặc thù với định mức sử dụng nước rất lớn từ 50 đến 300 m3/tấn vải, chứa hàm lượng chất hữu cơ cao và hóa chất nhuộm khó phân hủy với chỉ số COD tại một số công đoạn lên tới 5.145 mg/l.

Tại tỉnh Hưng Yên, Khu công nghiệp Dệt may Phố Nối B do Tập đoàn Dệt may Việt Nam đầu tư là địa bàn tập trung nhiều cơ sở gia công, dệt, nhuộm và hoàn thiện sản phẩm. Mỗi ngày, khu công nghiệp này phát sinh khoảng 8.069 m3 nước thải sản xuất và 300 m3 nước thải sinh hoạt. Mặc dù đã được đầu tư trạm xử lý tập trung với kinh phí 87 tỷ đồng từ năm 2005, rủi ro ô nhiễm nguồn tiếp nhận là kênh Trần Thành Ngọ vẫn luôn hiện hữu nếu việc kiểm soát dòng thải cục bộ không được thực hiện nghiêm ngặt.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện thực trạng xả thải, hiệu quả vận hành của các công trình bảo vệ môi trường tại nguồn và trạm xử lý tập trung của Khu công nghiệp Dệt may Phố Nối B trong giai đoạn 2016 - 2019, từ đó phân tích chất lượng nước mặt tại thủy vực tiếp nhận. Luận văn hướng tới việc xác lập hệ thống giải pháp quản lý đồng bộ nhằm đảm bảo 100% cơ sở đấu nối đạt chuẩn xả thải loại B và trạm tập trung đạt quy chuẩn loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT, giảm thiểu 85% đến 90% tải lượng ô nhiễm trước khi thải 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 sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết kinh tế môi trường và lý thuyết quản trị môi trường hiện đại. Trong đó, nguyên lý thuế Pigou và công cụ kinh tế (theo tinh thần Nghị định 154/2016/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải) giữ vai trò then chốt trong việc điều chỉnh hành vi xả thải của doanh nghiệp thông qua cơ chế nội hóa chi phí ngoại ứng. Đồng thời, lý thuyết Quản lý mệnh lệnh và kiểm soát (Command and Control - CAC) được vận dụng làm nền tảng pháp lý, căn cứ trực tiếp vào Luật Bảo vệ môi trường 2014, Thông tư 35/2015/TT-BTNMT và các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Bên cạnh đó, luận văn tích hợp mô hình Sản xuất sạch hơn (Cleaner Production) nhằm tối ưu hóa chu trình sử dụng nước và hóa chất trong công nghiệp dệt nhuộm, kết hợp với lý thuyết phân tách sinh khối bằng công nghệ màng lọc vi sinh MBR-X. Các khái niệm học thuật cốt lõi xuyên suốt công trình gồm: Tải lượng ô nhiễm (Pollution Load), Nhu cầu oxy hóa học (COD), Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), Độ màu theo thang đo Pt-Co/ADMI, Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) và Khả năng tự làm sạch của thủy vực tiếp nhận nước mặt.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được tổng hợp từ hai kênh chính: dữ liệu thứ cấp thu thập từ báo cáo quản lý môi trường định kỳ của Ban Quản lý các Khu công nghiệp tỉnh Hưng Yên, Sở Tài nguyên và Môi trường, số liệu thống kê của Tập đoàn Dệt may Việt Nam từ năm 2016 đến 2019; và dữ liệu sơ cấp thu được qua quá trình quan trắc thực địa.

Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ 18 doanh nghiệp đang hoạt động trong giai đoạn I của khu công nghiệp. Tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng có chủ đích (Stratified Purposive Sampling) để phân loại các nguồn thải theo tính chất sản xuất: phân tầng cơ sở thuần may mặc, cơ sở có công đoạn giặt mài và cơ sở dệt nhuộm chuyên sâu. Mẫu nước thải được thu thập tại 3 nguồn thải đại diện: hố ga xả thải cục bộ của từng nhà máy, bể gom nước thải sinh hoạt tập trung và trạm xử lý nước thải tập trung công suất 10.000 m3/ngày đêm (đo tại dòng vào và dòng ra). Ngoài ra, 5 vị trí quan trắc nước mặt trên kênh Trần Thành Ngọ tại các điểm trước, tại và sau cửa xả đã được khảo sát định kỳ.

Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm tuân thủ nghiêm ngặt các Tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) và Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia như TCVN 6491:1999 (xác định COD), TCVN 6001:1995 (xác định BOD5) và TCVN 6625:2000 (xác định chất rắn lơ lửng). Lý do lựa chọn các phương pháp này là nhằm đảm bảo tính đồng nhất, độ tin cậy cao và giá trị pháp lý khi so chiếu với QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Toàn bộ chuỗi dữ liệu sau thu thập được xử lý thống kê bằng phần mềm chuyên dụng để so sánh giá trị trung bình và phân tích tương quan tải lượng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã lượng hóa được tổng lượng nước thải phát sinh trong khu công nghiệp đạt mức 8.369 m3/ngày đêm. Trong đó, nước thải sản xuất dệt nhuộm chiếm tỷ trọng áp đảo với 8.069 m3/ngày đêm (tương đương 96,4% tổng lưu lượng), bắt nguồn chủ yếu từ các công đoạn nấu tẩy, giặt sau nhuộm và hoàn tất vải. Nước thải sinh hoạt phát sinh khoảng 300 m3/ngày đêm từ hơn 4.800 cán bộ công nhân viên làm việc theo ca. Lượng nước mưa chảy tràn trên diện tích mặt bằng khu công nghiệp ước tính trung bình đạt 1.640 m3/đợt mưa lớn, cuốn theo nhiều cặn bẩn và tạp chất bề mặt.

Thứ hai, kết quả phân tích chất lượng nước thải sơ bộ tại nội vi các doanh nghiệp chỉ ra sự phân hóa rõ rệt. Có 3 doanh nghiệp gồm Công ty TNHH May thêu Khải Hoàn, Công ty Cổ phần May Thời trang Dự Phát và Công ty TNHH Hasung Haram Việt Nam đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt độc lập đạt chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT. Ngược lại, tại một số cơ sở dệt nhuộm quy mô vừa, nước thải sau xử lý sơ bộ vẫn chưa đạt yêu cầu tiếp nhận đầu vào của trạm tập trung, nồng độ COD cục bộ dao động từ 1.000 đến 3.000 mg/l và độ màu đạt trên 1.000 Pt-Co, vượt giới hạn Cột B QCVN 40:2011/BTNMT từ 1,2 đến 2,5 lần.

Thứ ba, trạm xử lý nước thải tập trung công suất thiết kế 10.000 m3/ngày đêm với công nghệ nhập khẩu từ Hà Lan đã phát huy hiệu quả cao sau đợt đại tu năm 2017. Hiệu suất xử lý COD đạt trên 88%, loại bỏ 90% BOD5 và giảm độ màu từ mức trên 1.500 ADMI xuống dưới ngưỡng 50 Pt-Co. Chất lượng nước đầu ra sau hệ thống đạt Cột A QCVN 40:2011/BTNMT trước khi thoát ra môi trường.

Thứ tư, chất lượng môi trường nước mặt kênh Trần Thành Ngọ tại đoạn tiếp nhận nước thải sau xử lý ghi nhận sự gia tăng nhẹ về nồng độ chất dinh dưỡng và chất rắn lơ lửng, tuy nhiên các chỉ số quan trắc cơ bản vẫn nằm trong giới hạn kiểm soát của QCVN 08-MT:2015/BTNMT Cột B1.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng dao động nồng độ ô nhiễm tại nguồn thải cục bộ bắt nguồn từ đặc thù công nghệ dệt nhuộm gián đoạn. Hiệu quả gắn màu của sợi vải trong thực tế chỉ đạt 70% đến 80%, đồng nghĩa với việc 20% đến 30% lượng thuốc nhuộm hoạt tính cùng hàng trăm loại hóa chất trợ ngấm, kiềm NaOH và muối vô cơ bị thải trực tiếp ra dòng nước. Biến thiên nồng độ ô nhiễm theo giờ rất lớn khiến các hệ thống xử lý sơ bộ công nghệ truyền thống thường xuyên bị quá tải cục bộ.

Để tăng cường tính trực quan trong công tác theo dõi, các dữ liệu này có thể được chuyển hóa thành bảng cân bằng dòng vật chất và biểu đồ cột so sánh nồng độ chất ô nhiễm giữa dòng vào, dòng ra và ngưỡng giới hạn kỹ thuật. Việc biểu diễn chuỗi số liệu quan trắc qua biểu đồ đường xu hướng cũng giúp làm rõ hiệu quả cải thiện chất lượng nước sau giai đoạn nâng cấp năm 2017.

So sánh với các nghiên cứu tại lưu vực sông Nhuệ - Đáy (nơi COD trung bình đạt 47,3 mg/l, vượt quy chuẩn từ 1 đến 3 lần) hay lưu vực sông Cầu (COD duy trì mức 70 - 120 mg/l), việc KCN Phố Nối B duy trì ổn định chất lượng xả thải đầu ra đạt Cột A đã ngăn chặn nguy cơ bùng phát ô nhiễm hữu cơ và phú dưỡng hóa, góp phần quan trọng bảo vệ hệ thống đại thủy nông Bắc Hưng Hải.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các bằng chứng khoa học thu thập được, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược nhằm hoàn thiện công tác quản lý nước thải:

Thứ nhất, nhóm giải pháp kỹ thuật và công nghệ: Ban quản lý khu công nghiệp cần nâng cấp hệ thống trạm quan trắc tự động liên tục 24/7 đối với các thông số pH, COD, TSS, nhiệt độ và lưu lượng xả thải, truyền dữ liệu trực tiếp về Sở Tài nguyên và Môi trường. Các doanh nghiệp dệt nhuộm lớn cần được định hướng thử nghiệm ứng dụng công nghệ màng sinh học MBR-X kết hợp keo tụ nâng cao, với kích thước lỗ màng từ 0,1 đến 0,4 μm, hướng tới mục tiêu tuần hoàn và tái sử dụng trên 50% lượng nước thải sản xuất trong giai đoạn 2020 - 2023.

Thứ hai, nhóm giải pháp quản lý nội vi: Yêu cầu 100% doanh nghiệp trong khu công nghiệp lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng nước thải tự động tại hố ga đầu ra trước khi đấu nối. Doanh nghiệp cần triển khai nghiêm ngặt chương trình kiểm toán chất thải, thu hồi hóa chất giặt tẩy dư thừa và thay thế các loại thuốc nhuộm chứa kim loại nặng bằng phẩm màu sinh học thân thiện với môi trường nhằm giảm 15% tải lượng ô nhiễm hữu cơ tại nguồn.

Thứ ba, nhóm giải pháp kinh tế: Chủ đầu tư hạ tầng cần áp dụng biểu giá dịch vụ xử lý nước thải lũy tiến, tính phí bổ sung đối với các cơ sở xả nước thải vượt giới hạn thỏa thuận đấu nối Cột B. Đồng thời, tỉnh cần tạo điều kiện cho doanh nghiệp tiếp cận nguồn Tín dụng xanh với lãi suất ưu đãi từ Quỹ Bảo vệ môi trường để đổi mới dây chuyền công nghệ xử lý sơ bộ.

Thứ tư, nhóm giải pháp thể chế và giám sát: Kiện toàn tổ chức bộ máy quản lý môi trường nội bộ KCN, thiết lập cơ chế phối hợp kiểm tra liên ngành định kỳ 2 lần/năm giữa Ban Quản lý KCN, Thanh tra Môi trường và Cảnh sát Môi trường, kiên quyết đình chỉ hoạt động đấu nối đối với các cơ sở cố tình xả lén nước thải chưa qua xử lý sơ bộ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị thực tiễn và học thuật cao, là tài liệu tham khảo thiết thực cho các nhóm đối tượng:

Thứ nhất, cán bộ quản lý nhà nước tại các Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban Quản lý Khu kinh tế và Khu công nghiệp: Cung cấp khung phương pháp đánh giá thực trạng thu gom, thanh tra pháp lý môi trường và kinh nghiệm xây dựng quy chế quản lý mạng lưới thoát nước thải tập trung.

Thứ hai, giám đốc điều hành, kỹ sư quản lý an toàn môi trường (HSE) tại các nhà máy dệt may, nhuộm và giặt tẩy: Nắm bắt đặc tính dòng thải chi tiết theo từng công đoạn, từ đó áp dụng các giải pháp giảm thiểu tải lượng COD, tối ưu hóa công trình xử lý sơ bộ và tuân thủ đúng quy định đấu nối.

Thứ ba, các nhà khoa học, giảng viên và học viên cao học ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Quản lý Tài nguyên: Sử dụng số liệu thực nghiệm, phương pháp tính toán tải lượng và mô hình phân tích chính sách làm tư liệu nghiên cứu chuyên sâu hoặc bài giảng học thuật.

Thứ tư, các kỹ sư tư vấn thiết kế và nhà thầu công trình môi trường: Tiếp cận dữ liệu thực tế về công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm công suất 10.000 m3/ngày đêm trị giá 87 tỷ đồng để ứng dụng trong tính toán, thiết kế và tối ưu chi phí vận hành các trạm xử lý tương tự.

Câu hỏi thường gặp

Đặc trưng ô nhiễm nổi bật nhất của nước thải dệt may tại KCN Phố Nối B là gì?
Nước thải dệt nhuộm mang tính phức tạp cao với độ kiềm lớn (pH từ 9 đến 12), nhiệt độ dòng thải cao từ 40 đến 95°C, hàm lượng COD dao động mạnh từ 1.000 đến 3.000 mg/l và độ màu có thể lên tới 10.000 Pt-Co do lượng thuốc nhuộm dư thừa từ 20% đến 30% sau công đoạn nhuộm và nấu tẩy.

Trạm xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp vận hành với công suất và công nghệ ra sao?
Trạm xử lý tập trung có tổng mức đầu tư 87 tỷ đồng, ứng dụng dây chuyền công nghệ tiêu chuẩn châu Âu chuyển giao từ Hà Lan với công suất thiết kế trên 10.000 m3/ngày đêm. Quy trình kết hợp xử lý hóa lý (keo tụ/tạo bông) và sinh học hiếu khí, đưa chất lượng nước xả thải đạt Cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT.

Quy định đấu nối nước thải từ các nhà máy thành viên vào hệ thống chung như thế nào?
Tất cả các doanh nghiệp sản xuất trong khu công nghiệp bắt buộc phải xây dựng hệ thống xử lý sơ bộ cục bộ để loại bỏ cặn thô, trung hòa pH và giảm nồng độ ô nhiễm đạt quy chuẩn Cột B QCVN 40:2011/BTNMT trước khi dẫn vào mạng lưới thu gom tập trung của khu công nghiệp.

Nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý của KCN Phố Nối B là thủy vực nào và chất lượng ra sao?
Nước thải sau khi xử lý đạt Cột A được xả vào kênh Trần Thành Ngọ. Kết quả quan trắc định kỳ cho thấy thủy vực tiếp nhận duy trì chất lượng nước đạt quy chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT Cột B1, bảo đảm an toàn cho hoạt động tưới tiêu và giao thông thủy trong khu vực.

Công nghệ nào mang lại triển vọng tuần hoàn nước thải cao nhất cho ngành dệt nhuộm hiện nay?
Công nghệ màng lọc sinh học MBR-X với kích thước màng từ 0,1 đến 0,4 μm được đánh giá vượt trội nhờ khả năng giữ lại hoàn toàn bùn vi sinh, xử lý triệt để COD và độ màu, giúp tiết kiệm diện tích xây dựng và tạo điều kiện tái sử dụng trên 80% lượng nước sau xử lý cho chu trình sản xuất.

Kết luận

  • Tổng lưu lượng nước thải phát sinh tại Khu công nghiệp Dệt may Phố Nối B đạt mức 8.369 m3/ngày đêm, trong đó nước thải sản xuất dệt nhuộm chiếm tỷ lệ chi phối 96,4%.
  • Trạm xử lý nước thải tập trung công suất 10.000 m3/ngày đêm đã phục hồi vận hành ổn định sau cải tạo, đảm bảo nước thải đầu ra đạt Cột A QCVN 40:2011/BTNMT.
  • Vấn đề cốt lõi cần giải quyết là tình trạng xử lý sơ bộ chưa triệt để tại một số cơ sở dệt nhuộm thành viên làm phát sinh nồng độ COD và độ màu cao trước điểm đấu nối.
  • Đóng góp quan trọng của luận văn là đã thiết lập hệ thống cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác và đề xuất chuỗi giải pháp toàn diện kết hợp công cụ kỹ thuật, kinh tế và thể chế quản lý.
  • Lộ trình 2020 - 2023 đặt trọng tâm vào việc hoàn thiện hệ thống quan trắc tự động liên tục và thí điểm mô hình màng lọc MBR-X nhằm hiện thực hóa mục tiêu tuần hoàn nước thải.

Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp cần nhanh chóng phối hợp áp dụng các khuyến nghị từ luận văn để xây dựng mô hình khu công nghiệp sinh thái phát triển bền vững.