Đánh giá thực trạng xử lý nước thải tại nhà máy cốc hóa Thái Nguyên

Luận văn thạc sĩ phân tích đánh giá thực trạng xử lý nước thải nhà máy cốc hóa thái nguyên, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Triệu Thị Anh
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Thị Thanh Thủy
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Thực Trạng Xử Lý Nước Thải Nhà Máy Cốc Hóa Thái Nguyên
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3. Yêu cầu của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học
• 2.2. Một số khái niệm về môi trường, ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước, đánh giá chất lượng nước
• 2.3. Khái niệm nước thải và nguồn nước thải
• 2.4. Một số văn bản pháp lý
• 2.5. Tình hình ô nhiễm nước trên thế giới, Việt Nam và Thái Nguyên
• 2.5.1. Tình hình ô nhiễm nước trên thế giới
• 2.5.2. Tình hình ô nhiễm nước ở Việt Nam
• 2.5.3. Tình hình ô nhiễm nước ở Thái Nguyên
• 2.6. Một số công nghệ trên thế giới và Việt Nam về xử lý nước thải
• 2.6.1. Trên thế giới
• 2.6.2. Tại Việt Nam
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp điều tra thu thập số liệu
• 3.4.2. Phương pháp lấy mẫu
• 3.4.3. Chỉ tiêu và phương pháp phân tích
• 3.4.4. Phương pháp so sánh kết quả phân tích
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Điều kiện tự nhiên kinh tế - xã hội phường Cam Giá TP Thái Nguyên Tỉnh Thái Nguyên và đặc điểm cơ bản của nhà máy Cốc Hóa Thái Nguyên
• 4.1.1. Điều kiện tự nhiên phường Cam Giá thành phố Thái Nguyên
• 4.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội phường Cam Giá thành phố Thái Nguyên
• 4.1.3. Đặc điểm cơ bản của nhà máy Cốc Hóa
• 4.2. Hiện trạng nước thải và quy trình xử lý nước thải của nhà máy
• 4.2.1. Hiện trạng nước thải của nhà máy
• 4.2.2. Quy trình xử lý nước thải của nhà máy
• 4.3. Đánh giá chất lượng nước thải của nhà máy
• 4.4. Ý kiến của người dân về những ảnh hưởng do hoạt động của nhà máy gây ra trong quá trình hoạt động
• 4.5. Một số định hướng và giải pháp khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm môi trường do hoạt động của nhà máy gây ra
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kiến nghị thực tập
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nhà máy cốc hóa Thái Nguyên

Nhà máy cốc hóa Thái Nguyên, thuộc Công ty cổ phần Gang Thép Thái Nguyên, được thành lập từ những năm 60 với sự hỗ trợ thiết kế từ Trung Quốc. Đây là một trong những cơ sở sản xuất cốc luyện kim quan trọng, cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp gang thép. Nhà máy không chỉ đóng góp vào sự phát triển kinh tế của tỉnh Thái Nguyên mà còn tạo ra nhiều việc làm cho người dân địa phương. Tuy nhiên, hoạt động sản xuất của nhà máy cũng đã gây ra nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường, đặc biệt là xử lý nước thải. Việc áp dụng các công nghệ xử lý nước thải hiện đại là cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường xung quanh.

1.1. Tình hình ô nhiễm môi trường tại Thái Nguyên

Tình hình ô nhiễm môi trường tại Thái Nguyên đang ở mức báo động, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước. Sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp đã dẫn đến việc xả thải không kiểm soát, gây ra ô nhiễm nghiêm trọng. Theo báo cáo, nhiều nguồn nước tại khu vực này đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép về chất lượng nước, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Việc đánh giá chất lượng nước thải từ nhà máy cốc hóa là rất cần thiết để có những biện pháp khắc phục kịp thời.

II. Quy trình xử lý nước thải tại nhà máy cốc hóa

Quy trình xử lý nước thải tại nhà máy cốc hóa Thái Nguyên bao gồm nhiều bước quan trọng nhằm đảm bảo nước thải được xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường. Các công nghệ xử lý nước thải hiện đại được áp dụng, bao gồm bể lắng, bể sinh học và các hệ thống lọc hiện đại. Mục tiêu chính của quy trình này là giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Theo các chuyên gia, việc áp dụng công nghệ xanh trong xử lý nước thải không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tiết kiệm chi phí cho nhà máy.

2.1. Các công nghệ xử lý nước thải

Nhà máy cốc hóa Thái Nguyên đã áp dụng nhiều công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, bao gồm công nghệ sinh học và công nghệ hóa lý. Các hệ thống này giúp loại bỏ các chất ô nhiễm như phenol, kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ. Việc sử dụng công nghệ xanh không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước thải mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh. Theo số liệu thống kê, hiệu quả xử lý nước thải của nhà máy đã được cải thiện đáng kể, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

III. Đánh giá chất lượng nước thải

Đánh giá chất lượng nước thải từ nhà máy cốc hóa Thái Nguyên là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các chỉ tiêu như BOD, COD, và hàm lượng chất rắn lơ lửng được phân tích để xác định mức độ ô nhiễm. Kết quả cho thấy, nước thải từ nhà máy thường xuyên vượt quá tiêu chuẩn cho phép, gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường. Việc đánh giá này không chỉ giúp nhận diện các vấn đề ô nhiễm mà còn là cơ sở để đề xuất các biện pháp khắc phục hiệu quả.

3.1. Kết quả phân tích chất lượng nước thải

Kết quả phân tích cho thấy, chỉ số BOD và COD của nước thải từ nhà máy cốc hóa thường xuyên vượt mức quy định. Điều này cho thấy sự cần thiết phải cải thiện quy trình xử lý nước thải. Các chỉ tiêu như hàm lượng kim loại nặng cũng cần được theo dõi chặt chẽ để đảm bảo an toàn cho môi trường. Việc thực hiện các biện pháp bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả xử lý nước thải là rất quan trọng để giảm thiểu tác động tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng.

IV. Đề xuất giải pháp cải thiện

Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải từ nhà máy cốc hóa, cần có những giải pháp cải thiện hiệu quả. Việc áp dụng công nghệ xanh trong xử lý nước thải là một trong những giải pháp quan trọng. Ngoài ra, cần tăng cường công tác quản lý và giám sát chất lượng nước thải, đảm bảo rằng các tiêu chuẩn về môi trường được tuân thủ nghiêm ngặt. Các biện pháp này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn nâng cao trách nhiệm của nhà máy đối với cộng đồng.

4.1. Các biện pháp cụ thể

Các biện pháp cụ thể bao gồm việc nâng cấp hệ thống xử lý nước thải, đào tạo nhân viên về quản lý môi trường, và tăng cường hợp tác với các cơ quan chức năng trong việc giám sát chất lượng nước. Việc thực hiện các biện pháp này sẽ giúp nhà máy cốc hóa Thái Nguyên trở thành một đơn vị sản xuất an toàn và thân thiện với môi trường, đồng thời bảo vệ sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa tại tỉnh Thái Nguyên gắn liền với sự hình thành và mở rộng của các trung tâm công nghiệp lớn như Khu công nghiệp Sông Công, Điềm Thụy, Lưu Xá - Gang Thép. Sự gia tăng các hoạt động sản xuất công nghiệp nặng đã tạo ra áp lực đáng kể đối với chất lượng môi trường nước trên địa bàn. Nhà máy Cốc Hóa thuộc Công ty Cổ phần Gang Thép Thái Nguyên (đặt tại phường Cam Giá, thành phố Thái Nguyên) được xây dựng từ đầu thập niên 1960 với sự hỗ trợ của Trung Quốc. Nhà máy giữ vai trò sản xuất than cốc luyện kim và thu hồi, chế biến các sản phẩm hóa học phục vụ sản xuất gang thép và nền kinh tế. Tuy nhiên, hoạt động luyện cốc xả thải nhiều hợp chất hữu cơ độc hại như phenol, ammoniac và dầu cốc, từng khiến đơn vị nằm trong danh sách các cơ sở gây ô nhiễm môi trường. Nhằm đánh giá các biện pháp cải tiến công nghệ và kiểm chứng mức độ an toàn của hệ thống xử lý nước thải sau khi nhà máy được đưa ra khỏi danh sách cơ sở gây ô nhiễm, tác giả Triệu Thị Anh đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngành Khoa học Môi trường dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Thị Thanh Thủy.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

1. Nắm bắt và làm rõ các kỹ thuật, quy trình xử lý nước thải đang được áp dụng tại Nhà máy Cốc Hóa Thái Nguyên.
2. Đánh giá khả năng xử lý, mức độ ô nhiễm và nguồn phát sinh dòng thải tại nhà máy; từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường nước tiếp nhận.

Nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm: điều tra điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội địa phương, khảo sát dây chuyền công nghệ sản xuất, thống kê các nguồn và lưu lượng nước thải, lấy mẫu phân tích các thông số lý - hóa - sinh, và điều tra ý kiến cộng đồng dân cư xung quanh nhà máy.

• Đối tượng nghiên cứu: Kỹ thuật và quy trình xử lý nước thải tại Nhà máy Cốc Hóa Thái Nguyên.
• Phạm vi không gian: Khu vực mặt bằng sản xuất của Nhà máy Cốc Hóa, mạng lưới thoát nước và vùng dân cư lân cận thuộc phường Cam Giá, thành phố Thái Nguyên.
• Phạm vi thời gian: Thu thập tài liệu thứ cấp giai đoạn 2009–2013; lấy mẫu nước thải sinh hoạt vào ngày 31/10/2013 (phân tích từ 31/10 đến 08/11/2013); lấy mẫu nước thải sản xuất vào ngày 10/04/2014 (phân tích từ 10/04 đến 18/04/2014); điều tra xã hội học hoàn thành trong năm 2014.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nền tảng lý luận dựa trên các định nghĩa chuẩn hóa về môi trường, ô nhiễm nước và nước thải theo TCVN 5980-1995 và ISO 6107-1:1980. Hệ thống chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước được phân loại theo hướng dẫn của ESCAP (1994), bao gồm các thông số lý học (nhiệt độ, pH), thông số hóa học (BOD, COD, NO3-, kim loại nặng) và thông số sinh học (Coliform).

Khung pháp lý áp dụng trong nghiên cứu gồm:

• Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005 (thông qua ngày 29/11/2005).
• Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 (thông qua ngày 21/6/2012).
• Nghị định số 149/2004/NĐ-CP, Nghị định số 80/2006/NĐ-CP, Nghị định số 21/2008/NĐ-CP của Chính phủ.
• Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường.
• Quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật: QCVN 08:2008/BTNMT (chất lượng nước mặt), QCVN 14:2008/BTNMT (nước thải sinh hoạt), QCVN 24:2009/BTNMT (nước thải công nghiệp), QCVN 40:2011/BTNMT (nước thải công nghiệp thay thế), TCVN 5945-2005 và TCVN 5942-1995.

Tác giả tổng hợp kinh nghiệm xử lý nước thải thực tế từ các mô hình trong và ngoài nước: công nghệ NEWater tại Singapore (kết hợp vi lọc UF, màng thẩm thấu ngược RO và khử trùng UV), công nghệ Nano VAST sử dụng vật liệu nanocomposite NC-F20 và NC-MF để hấp phụ asen và kim loại nặng (Viện Hóa học Việt Nam), cùng hệ thống tháp lọc sinh học giá thể đệm plastic kết hợp bể Aerotank tại Khu công nghiệp Việt Nam - Singapore (công suất 6.000 m³/ngày).

Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai:

• Phương pháp thu thập dữ liệu thứ cấp: Kế thừa số liệu địa chất từ báo cáo khảo sát của Liên đoàn Địa chất Thủy văn - Địa chất Công trình Miền Bắc (tháng 9/2009), số liệu từ Đề án bảo vệ môi trường Nhà máy Cốc Hóa (2013) và báo cáo kinh tế - xã hội phường Cam Giá.
• Phương pháp lấy và bảo quản mẫu: Lấy 2 mẫu nước thải (1 mẫu trước xử lý và 1 mẫu sau xử lý) theo quy chuẩn TCVN 5999:1995 và TCVN 6663-3:2008.
• Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm:

STT	Thông số phân tích	Đơn vị	Phương pháp tiêu chuẩn
1	pH	-	TCVN 6492:2011
2	BOD₅	mg/L	TCVN 6001:2008
3	COD	mg/L	TCVN 4565:1998
4	TSS	mg/L	SMEWW 2540B
5	NH₄⁺-N	mg/L	TCVN 5988:1995
6	PO₄³⁻-P	mg/L	TCVN 6202:2008
7	Phenol	mg/L	SMEWW 5530 C

• Phương pháp điều tra xã hội học: Phát phiếu khảo sát và phỏng vấn trực tiếp 50 hộ dân sinh sống quanh khu vực nhà máy.
• Phương pháp so sánh, tổng hợp: Đối chiếu số liệu đo đạc với các giới hạn quy chuẩn quốc gia.

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của việc bảo vệ môi trường nước trong bối cảnh đẩy mạnh công nghiệp hóa tại Thái Nguyên. Giới thiệu tổng quan vị trí của Nhà máy Cốc Hóa thuộc Công ty Cổ phần Gang Thép Thái Nguyên, xác định mục đích nghiên cứu, ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và các yêu cầu kỹ thuật đối với số liệu điều tra.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Khái quát tình hình tài nguyên nước toàn cầu với các dẫn liệu của Korzun (1978) và Shiklomanov (1990), nêu bật thực trạng suy giảm nước ngọt và ô nhiễm hóa chất công nghiệp tại châu Âu, Hoa Kỳ. Phân tích hiện trạng ô nhiễm nước tại Việt Nam, đặc biệt là nước thải dệt nhuộm, giấy, nước thải tại cụm công nghiệp Tham Lương (TP. Hồ Chí Minh, 500.000 m³/ngày) và làng nghề kim loại Bắc Ninh. Nêu rõ mức độ ô nhiễm tại Hà Nội (xả 300.000 m³/ngày) và TP. Hồ Chí Minh (4.000 tấn rác/ngày, nhiều cơ sở y tế thiếu trạm xử lý).

Tại Thái Nguyên, tổng lượng rác sinh hoạt phát sinh trên 400 tấn/ngày nhưng tỷ lệ xử lý chỉ đạt khoảng 36%; môi trường đất khu vực Gang thép bị ô nhiễm kim loại nặng với hàm lượng Pb vượt chuẩn 2,8 lần, Zn vượt 46,6 lần; toàn tỉnh có 52 cơ sở gây ô nhiễm và 48 cơ sở gây ô nhiễm nghiêm trọng được khoanh vùng theo Đề án bảo vệ môi trường 2011–2015. Chương này cũng phân tích cơ chế công nghệ xử lý nước thải tiên tiến trên thế giới (NEWater Singapore) và Việt Nam (Nano VAST, KCN Việt Nam - Singapore).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Quy định đối tượng nghiên cứu là kỹ thuật và quy trình xử lý nước thải tại nhà máy; địa bàn tại phường Cam Giá. Liệt kê 5 nội dung nghiên cứu trọng tâm; mô tả chi tiết phương pháp lấy mẫu tại hiện trường (cửa xả sinh hoạt và cửa xả sản xuất), phương pháp bảo quản và 7 quy trình phân tích hóa lý trong phòng thí nghiệm; xác lập phương pháp phỏng vấn 50 hộ dân.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu

Trình bày chi tiết các số liệu thu thập và kết quả khảo sát thực tế:

1. Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội và đặc điểm nhà máy:

• Phường Cam Giá có diện tích 875,63 ha (đất nông nghiệp 524,92 ha, đất công nghiệp 338,79 ha), dân số 10.821 hộ, mật độ 1.210 người/km², tỷ lệ tăng dân số 1,22%. Hạ tầng giao thông gồm Quốc lộ 3, Quốc lộ 37 và đường Cách Mạng Tháng 8 với 95% đường bê tông hóa.
• Thủy văn: Nước thải tiếp nhận vào suối Cam Giá (rộng 5–7 m, mực nước mùa khô 30–50 cm, mùa lũ 1–1,5 m, tốc độ dòng chảy 8,5 m/phút) rồi hợp lưu ra sông Cầu (lưu lượng mô-đun 22–24 L/s).
• Địa chất công trình: Dữ liệu hố khoan LK15 thể hiện 6 lớp địa tầng, trong đó lớp 6 là đá gốc cát kết, bột kết, sét kết tuổi Trias ở độ sâu dưới 15 m có cường độ kháng nén khô 16,4 kg/cm² và bão hòa 10,4 kg/cm².
• Cơ cấu tổ chức: Nhà máy có 669 cán bộ công nhân viên, gồm 4 phân xưởng trực thuộc (Than, Cốc, Hóa, Cán thép).

2. Hiện trạng sản xuất và dòng thải:

Quá trình	Nguyên liệu đầu vào	Số lượng	Nguồn cung ứng	Tên sản phẩm	Sản lượng đầu ra
Luyện cốc	Than mỡ	180.000 tấn/năm	80% mỏ Phấn Mễ, 20% nhập khẩu (Trung Quốc, Úc, Nga)	Cốc luyện kim	140.000 tấn/năm
	Điện	348.000 kWh/năm (1.055 kWh/ngày)	Xí nghiệp Năng lượng (Trạm 110/35/6 kV)	Khí than cốc	50.340.000 m³/năm
Cán thép	Phôi thép 120x120 mm	7.000 tấn/năm	Nhà máy Luyện thép Lưu Xá	Thép chữ U, V (40–80 mm)	6.500 tấn/năm

Ngoài ra, quá trình thu hồi hóa sản tạo ra các sản phẩm phụ: Bitum (620 tấn/năm), Dầu phòng mục (1.166,3 tấn/năm), Dầu phòng mục sạch (931 tấn/năm), Nhựa đường (2.600 tấn/năm).

Chất thải phát sinh tại các phân xưởng gồm: vảy thép (30 tấn/năm), vón than lẫn dầu cốc (8,25 tấn/năm - được tái sử dụng làm nguyên liệu), bùn thải trạm xử lý phenol (20 kg/tháng, tương đương 220 kg/năm).

3. Hiện trạng và quy trình xử lý nước thải:

STT	Nguồn nước thải	Khu vực phát sinh	Lưu lượng ngày	Lưu lượng tháng	Lưu lượng năm
1	Nước mưa chảy tràn	Bãi than nguyên liệu	0,5 m³/s	-	-
		Khu xử lý nước thải phenol	0,01 m³/s	-	-
2	Nước sinh hoạt	669 cán bộ nhân viên	53,5 m³/ngày	1.605 m³	17.655 m³
3	Nước thải chứa phenol	Thùng chứa dầu, tháp chưng, kho hóa chất	45 m³/ngày	1.350 m³	14.850 m³
4	Nước làm mát & công nghệ	Làm nguội khí cốc, làm mát thiết bị, xyclon	934,4 m³/ngày	28.032 m³	308.352 m³
5	Nước cán thép	Phân xưởng cán thép	720 m³/ngày	21.600 m³	237.600 m³
6	Nước ngầm rò rỉ	Hầm than (Phân xưởng Than)	3 m³/ngày	90 m³	990 m³

Quy trình xử lý nước thải sản xuất:

• Nước thải chứa phenol (40–45 m³/ngày) được thu gom đưa vào hệ thống xử lý sinh học bằng vi sinh vật. Nước sau xử lý vi sinh không xả trực tiếp ra môi trường mà được bơm cấp cho tháp dập cốc nóng đỏ (nhiệt độ 950–1050°C). Tại đây, nước bay hơi và được quạt hút qua hệ thống rửa khí/hấp thụ; phần nước ngưng tụ và dư thừa chảy về bể chứa để tiếp tục tuần hoàn dập cốc.
• Nước làm mát gián tiếp thiết bị và nước làm nguội khí than qua tháp ống chùm (diện tích trao đổi nhiệt 750 m²/tháp) được đưa qua hệ thống giải nhiệt và tái tuần hoàn khép kín.
• Nước tách từ bể lắng cơ giới và chưng dầu cốc được phân ly pha lỏng, tháo nước NH₃ về làm nguội khí than hoặc chuyển sang trạm xử lý phenol.
• Nước thải sinh hoạt (53,5 m³/ngày) được dẫn vào hệ thống bể tự hoại trước khi thoát ra cống chung.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng hợp hiện trạng công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy; kiến nghị các giải pháp duy trì hiệu quả vận hành trạm vi sinh, tăng cường quản lý bùn cặn và nâng cao công tác quan trắc môi trường định kỳ.

---

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã làm rõ toàn bộ cân bằng dòng thải lỏng và chất thải rắn phát sinh từ 4 phân xưởng sản xuất của Nhà máy Cốc Hóa:

• Khẳng định nhà máy đã thiết lập chu trình xử lý tuần hoàn khép kín đối với dòng thải nguy hại nhất là nước thải chứa phenol (lưu lượng 45 m³/ngày, tương đương 14.850 m³/năm) bằng cách dùng vi sinh vật xử lý sơ bộ rồi đưa vào tháp dập cốc, triệt tiêu việc xả thải trực tiếp phenol ra suối Cam Giá.
• Xác định tổng lưu lượng nước làm mát tuần hoàn lên tới 308.352 m³/năm và nước cán thép 237.600 m³/năm, đều được xử lý lắng cặn, giải nhiệt và tái sử dụng.
• Định lượng các chất thải phát sinh: bùn hoạt tính từ trạm phenol chỉ ở mức 220 kg/năm do hàm lượng cặn thấp; vón than lẫn dầu cốc 8,25 tấn/năm được tái sử dụng toàn bộ làm nguyên liệu phối trộn; vảy thép 30 tấn/năm được thu hồi làm nguyên liệu luyện kim.

Về mặt giải pháp, tác giả đề xuất:

• Tiếp tục duy trì và kiểm soát nghiêm ngặt các thông số vận hành của hệ thống vi sinh xử lý phenol để bảo đảm chất lượng nước dập cốc, tránh phát tán mùi hữu cơ bay hơi theo tháp dập.
• Tăng cường nạo vét định kỳ hệ thống bể lắng cặn nước mưa chảy tràn tại khu vực bãi than (diện tích chứa trên 50.000 tấn than) nhằm hạn chế than cám và cặn lơ lửng trôi ra suối Cam Giá vào mùa mưa.
• Nâng cao hiệu quả xử lý sơ bộ của hệ thống bể tự hoại đối với 17.655 m³/năm nước thải sinh hoạt của 669 công nhân viên.

Về mặt đóng góp, khóa luận cung cấp hệ thống số liệu kiểm toán chất thải chi tiết của một nhà máy luyện than cốc lâu đời tại Việt Nam, phản ánh quá trình chuyển biến từ một cơ sở thuộc danh sách gây ô nhiễm sang mô hình tái tuần hoàn dòng thải công nghiệp.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tồn tại một số hạn chế gắn liền với điều kiện thực hiện:

• Số lượng đợt lấy mẫu phân tích còn ít (1 đợt mẫu nước thải sinh hoạt tháng 10/2013 và 1 đợt mẫu nước thải sản xuất tháng 04/2014), chưa phản ánh đầy đủ biến thiên nồng độ ô nhiễm theo các chu kỳ sản xuất và điều kiện thời tiết khác nhau (mùa mưa và mùa khô).
• Dữ liệu khảo sát người dân giới hạn trong phạm vi 50 hộ gia đình, chưa bao quát toàn bộ vùng ảnh hưởng hạ lưu suối Cam Giá và lưu vực sông Cầu tiếp nhận dòng chảy.

Hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung:

• Mở rộng tần suất quan trắc tự động định kỳ đối với các chỉ tiêu đặc thù (phenol, COD, NH₄⁺) trong nước dập cốc tuần hoàn và khí thải sau tháp dập.
• Nghiên cứu đánh giá mức độ tích tụ kim loại nặng và hợp chất hữu cơ vòng thơm trong trầm tích đáy suối Cam Giá tại điểm xả cống chung của nhà máy.

---

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu học thuật hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Công nghệ Luyện kim.

Phần có giá trị tham khảo cao nhất trong văn bản là các sơ đồ công nghệ kèm theo dòng thải chi tiết của từng phân xưởng (Phân xưởng Than, Phân xưởng Cốc, Phân xưởng Hóa, Phân xưởng Cán thép) cùng bảng tổng hợp lưu lượng, nguồn gốc và phương thức tuần hoàn của 6 dòng thải nước trong nhà máy sản xuất than cốc quy mô 140.000 tấn sản phẩm/năm.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Nguồn nguyên liệu than mỡ phục vụ cho quá trình sản xuất của Nhà máy Cốc Hóa được cung ứng từ đâu và với khối lượng bao nhiêu?
Nhà máy tiêu thụ khoảng 180.000 tấn than mỡ sạch mỗi năm. Trong đó, nguồn than nội địa chiếm 80% được khai thác từ mỏ than Phấn Mễ (Thái Nguyên), 20% còn lại là than nhập khẩu từ các quốc gia gồm Trung Quốc, Úc và Nga. Kho chứa của nhà máy có dung tích trên 5 vạn tấn, bảo đảm nguyên liệu vận hành trong 3 đến 4 tháng.

2. Dòng nước thải chứa hợp chất phenol nguy hại phát sinh từ những công đoạn nào và lưu lượng là bao nhiêu?
Nước thải chứa phenol phát sinh từ các thiết bị thùng chứa dầu cốc, tháp chưng cất, khu vực chế biến dầu cốc và kho hóa chất tại Phân xưởng Hóa, với lưu lượng dao động từ 40 đến 45 m³/ngày (trung bình 1.350 m³/tháng, tương đương 14.850 m³/năm).

3. Quy trình kỹ thuật xử lý và tiêu thoát nước thải chứa phenol tại nhà máy diễn ra như thế nào?
Toàn bộ nước thải chứa phenol được thu gom dẫn vào hệ thống xử lý sinh học bằng vi sinh vật. Sau khi xử lý bằng vi sinh vật, lượng nước này được bơm trực tiếp lên dàn phun của tháp dập để dập tắt cốc nóng đỏ (950–1050°C). Quá trình dập cốc làm bốc hơi một phần nước (được xử lý qua hệ thống rửa khí/hấp thụ), phần nước dư được lắng cặn và làm mát tự nhiên trong bể chứa rồi tái tuần hoàn hoàn toàn cho các chu kỳ dập cốc tiếp theo, không xả thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài.

4. Ngoài than cốc, nhà máy còn thu hồi và sản xuất những sản phẩm hóa sản và phụ trợ nào?
Dây chuyền công nghệ của nhà máy sản xuất 140.000 tấn cốc luyện kim/năm, 50,34 triệu m³ khí than lò cốc/năm, 6.500 tấn thép cán hình chữ U, V/năm. Các sản phẩm hóa sản thu hồi gồm: 620 tấn bitum/năm, 1.166,3 tấn dầu phòng mục/năm, 931 tấn dầu phòng mục sạch/năm và 2.600 tấn nhựa đường/năm.

5. Lượng chất thải rắn phát sinh tại các phân xưởng được định lượng và quản lý như thế nào?
Chất thải rắn gồm có 30 tấn vảy thép/năm từ phân xưởng cán (thu hồi làm nguyên liệu luyện thép), 8,25 tấn vón than lẫn dầu cốc/năm từ khâu chưng cất dầu cốc (được tái sử dụng làm nguyên liệu phối trộn luyện cốc), và khoảng 220 kg bùn thải/năm (20 kg/tháng) từ trạm xử lý nước thải phenol.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Triệu Thị Anh đã hoàn thành việc mô tả và đánh giá thực trạng hệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy Cốc Hóa Thái Nguyên. Nghiên cứu đã làm sáng tỏ quy trình công nghệ sản xuất cốc, cân bằng vật chất và lưu lượng phát sinh của 6 nguồn nước thải chính, đặc biệt là cơ chế xử lý sinh học kết hợp tuần hoàn dập cốc đối với nước thải chứa phenol. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu thực tiễn phản ánh nỗ lực kiểm soát ô nhiễm và tái sử dụng nước của doanh nghiệp luyện kim trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Việt Nam đang trên con đường phát triển và hội nhập, sự phát triển kinh tế - xã hội đang đang diễn ra rất mạnh mẽ, mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế và nâng cao đời sống cho người dân. Tuy nhiên ngoài những lợi ích mà kinh tế - xã hội đã đạt được thì tình trạng ô nhiễm môi trường do mặt trái của những hoạt động trên đã gây ra ở mức báo động. Môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng đang bị ô nhiễm trầm trọng, đe dọa tới sức khỏe và cuộc sống của người dân ở nhiều địa phương. Thái Nguyên là một tỉnh trung du miền núi phía Bắc có tiềm năng phát triển kinh tế mạnh mẽ, trong đó việc hình thành và phát triển các khu công nghiệp, cụm công nghiệp đang trở thành một thế mạnh kinh tế trong khu vực phía Bắc như: khu công nghiệp Sông Công, cụm công nghiệp Điềm Thụy, khu công nghiệp Lưu Xá – Gang Thép Thái Nguyên,… Nhưng sự ra đời và hoạt động của nhiều nhà máy, xí nghiệp trong khu vực đã làm cho môi trường ngày càng trở nên xấu đi và nhiều vùng bị ô nhiễm trầm trọng.

Nhà máy Cốc Hóa Thuộc Công ty cố phần Gang Thép Thái Nguyên – phường Cam Giá thành phố Thái Nguyên được Trung Quốc viện trợ giúp đỡ thiết kế xây dựng vào những năm đầu của thập niên 60, đây là một trong những nhà máy góp phần không nhỏ trong tiến trình phát triển kinh tế xã hội của tỉnh, tạo công ăn việc làm cho người dân địa phương. Nhà máy Cốc Hóa là doanh nghiệp sản xuất cốc luyện kim, chất lượng sản phẩm theo Tiêu chuẩn Quản lý chất lượng Quốc tế ISO 9001: 2000. Nhiệm vụ chính của nhà máy là tiếp nhận, bảo quản, phối liệu than mỡ sản xuất cốc luyện kim để cung cấp cho quá trình sản xuất gang lò cao của Công ty. Ngoài ra, nhà máy còn có một số hệ thống hoàn chỉnh về công nghệ và thiết bị thu hồi, chế biến các sản n phẩm hóa học trong quá trình tinh luyện cốc, tạo thành hoàng hóa cung cấp cho nền kinh tế quốc dân như: khí cốc sạch, nhựa đường, thép cán… Tuy nhiên, sự chú trọng phát triển kinh tế trong một thời gian dài của nhà máy đã và đang gây ảnh hưởng xấu tới môi trường khu vực do vậy nhà máy cũng không nằm ngoài danh sách những đơn vị gây ô nhiễm môi trường trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên.

Để giải quyết và hạn chế vấn đề về ô nhiễm môi trường nhà máy Cốc Hóa đã và đang áp dụng các biện pháp kỹ thuật, hệ thống xử lý nước thải nhằm mục đích đưa mình thành đơn vị hoạt động kinh doanh an toàn và thân thiện với môi trường. Sự an toàn và thân thiện với môi trường được đánh giá theo các khia cạnh như trạm xử lý nước thải không gây mùi hôi và ô nhiễm môi trường không khí xung quanh, trạm phải hoạt động an toàn, ít sự cố, không bị rò rỉ nước thải và giảm nguy cơ gây ô nhiễm đất, nguồn nước ngầm và nước mặt trong khu vực, sự phát sinh các chất thải thứ cấp như bùn cặn phải là ít nhất. Qua lỗ lực cái thiện công nghệ sản xuất, hệ thổng xử lý chất thải những năm gần đây nhà máy đã được loại khỏi danh sách những đơn vị gây ô nhiễm trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Xuất phát từ nguyện vọng của bản thân cũng như để khẳng định lại sự an toàn và thân thiện của hệ thống xử lý nước thải của nhà máy đồng thời được sự nhất trí của BGH khoa Môi Trường, trường ĐH Nông Lâm Thái Nguyên.

Em tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Đánh gía thực trạng xử lý nước thải nhà máy Cốc Hóa Thái Nguyên”. Mục đích của đề tài Thông qua nghiên cứu để nắm được các kỹ thuật xử lý nước thải đang được áp dụng tại nhà máy Cốc Hóa. n Đánh giá khả năng xử lý nước thải, mức độ ô nhiễm và nguồn gây ô nhiễm nước thải tại nhà máy Cốc Hóa từ đó đề xuất một số biện pháp xử lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm đối với môi trương nước. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu: Giúp bản thân có cơ hội tiếp cận với cách thức thực hiện một đề tài nghiên cứu, đồng thời giúp bản thân vận dụng được các kiến thức đã học vào thực tế và rèn luyện kỹ năng tổng hợp, phân tích số liệu, tiếp thu, học hỏi và bồi dưỡng những kinh nghiệm từ thực tế.

- Ý nghĩa thực tiễn: Tăng cường trách nhiệm của ban lãnh đạo nhà máy trước hoạt động sản xuất đến môi trường để từ đó có hoạt động tích cực trong công tác xử lý nước thải. Cảnh báo nguy cơ tiềm tàng về ô nhiễm suy thoái môi trương nước do nước thải gây ra, ngăn ngừa và giảm thiểu ảnh hưởng của nước thải đến môi trường, bảo vệ sức khỏe của người dân quanh khu vực nhà máy. Yêu cầu của đề tài - Công tác điều tra thu thập thông tin, phân tích số liệu chất lượng nước thải nhà máy Cốc Hóa. + Thông tin và số liệu thu thập chính xác, trung thực, khách quan.

+ Các mẫu nghiên cứu và phân tích đảm bảo tính khoa học và đại diện cho khu vực nghiên cứu. + Đánh giá đầy đủ, chính xác chất lượng nước thải của nhà máy. + Các kết quả phân tích được so sánh với TCVN, QCVN. - Giải pháp kiến nghị đưa ra phải thực tế, có tính khả thi và phù hợp với điều kiện của công ty.

n Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học 2. Một số khái niệm về môi trường, ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước, đánh giá chất lượng nước - Môi trường: Môi trường là tập hợp tất cả các yếu tố tự nhiên và xã hội bao quanh con người, ảnh hưởng tới con người và tác động đến hoạt động sống của con người như: không khí, nước, độ ẩm, sinh vật, xã hội loài người và các thể chế. [7] - Ô nhiễm môi trường: Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi các thành phần môi trường không phù hợp với các TCVN, gây ảnh hưởng xấu đến con người và vi sinh vật.

[7] - Ô nhiếm môi trường nước: Ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước gây ảnh hưởng tới hoạt động sống bình thường của con người và VSV. [15] - Đánh giá chất lượng nước: Theo Escap (1994) [13], chất lượng nước được đánh giá bởi các thông số, chỉ tiêu là: Các thông số lý học: + Nhiệt độ: Nhiệt độ tác động tới các quá trình sinh hóa diễn ra trong nguồn nước tự nhiên. Sự thay đổi về nhiệt kéo theo các thay đổi về chất lượng nước, tốc độ, dạng phân hủy các hợp chất hữu cơ, nồng độ oxi hòa tan. + pH: Là chỉ số thể hiện độ axit hay bazo của nước, là yếu tố môi trường ảnh hưởng tới tốc độ phát triển và sự giới hạn phát triển của vsv trong nước.

Các thông số hóa học: n + BOD: Là lượng oxi cần thiết để vsv phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. + COD: Là lượng oxi cần thiết để oxi hóa các hợp chất hóa học trong nước. + NO3: Là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các chất có chứa Nitơ có trong nước thải. Các yếu tố KLN: Các kim loại nặng ở hàm lượng nhỏ thì chúng là yếu tố cần thiết cho sự phát triển của các loại động, thực vật nhưng khi ở hàm lượng lớn chúng là nguyên nhân gây độc hại cho sinh vật và con người thông qua chuỗi mắt xích thức ăn.

Các thông số sinh học: Coliform: là nhóm vsv quan trọng trong chỉ thị môi trường, xác định mức độ ô nhiễm bẩn về mặt sinh học của nguồn nước. Khái niệm nước thải và nguồn nước thải - Nước thải: Theo TCVN 5980-1995 và ISO 6107-1 1980: Nước thải là nước được thải ra sau khi đã qua sử dụng hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó. - Nguồn nước thải: Do hoạt động nhân tạo hay tự nhiên mà thành phần nước thay đổi do nhiều loại chất được đưa vào nguồn nước. Khi lượng chất thải được đưa vào nguồn nước quá nhiều, vượt qua khả năng tự làm sạch thì nước sẽ bị ô nhiễm.

- Các nguồn gây ô nhiễm: + Sinh hoạt của con người. + Nước thải công nghiệp. + Hoạt động nông nghiệp. + Nước mưa chảy tràn.

+ Hoạt động du lịch thương mại. + Hoạt động tàu thuyền. Một số văn bản pháp lý - Căn cứ Luật BVMT năm 2005 được quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XI kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29/11/2005 và có hiệu lực thi hành 1/7/2006. - Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 đã được Quốc hội nước CHXHCNVN khóa XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 21/6/2012.

- Nghị định số 149/2004 NĐ-CP. Quy định việc cấp phép thăm dò, khai thác, sử dụng tài nguyên nước, xả nước thải vào nguồn nước. - Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/8/2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường. - Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ về sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/8/2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật BVMT.

- Quyết định 22/2006/QĐ-BTNMT về việc bắt buộc áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường do Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành. - Quy chuẩn Việt Nam: QCVN 08:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt. - QCVN 24:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. - TCVN 5945 – 2005 Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải.

- TCVN 5942 – 1995 Chất lượng nước – Tiêu chuẩn nước mặt. Tình hình ô nhiễm nước trên thế giới, Việt Nam và Thái Nguyên 2. Tình hình ô nhiễm nước trên thế giới Theo Korzun và các cộng sự (1978), lượng nước toàn cầu là khoảng 1386 triệu km3, trong đó nước biển và đại dương chiếm tới 96,5%. Chỉ còn lại n khoảng 3,5% lượng nước trong đất liền và trong khí quyển.

Lượng nước ngọt mà con người có thể sử dụng được khoảng 35 triệu km3, chiếm 2,53% lượng nước toàn cầu. Tuy nhiên trong tổng số lượng nước ngọt đó, băng và tuyết chiếm tới 24 triệu km3 và nước ngầm nằm ở độ sâu tới 600m so với mực nước biển chiếm 10,53 triệu km3. Lượng nước ngọt trong các hồ chứa là 91.000 km3 và trong các sông suối là 2120 km3.