Tổng quan nghiên cứu

Quá trình công nghiệp hóa tại tỉnh Thái Nguyên đã đạt được những bước tiến vượt bậc, đóng góp quan trọng vào tăng trưởng kinh tế địa phương và cả nước. Tính đến năm 2018, toàn tỉnh đã quy hoạch 06 khu công nghiệp tập trung với tổng diện tích trên 1.400 ha, thu hút 182 dự án đầu tư gồm 88 dự án FDI với tổng vốn đăng ký 7,061 tỷ USD và 94 dự án DDI với số vốn trên 14.000 tỷ đồng, tạo việc làm ổn định cho gần 120.000 lao động với mức thu nhập bình quân 6,5 triệu đồng/người/tháng. Trong đó, Khu công nghiệp Điềm Thụy có tổng diện tích quy hoạch 350 ha (gồm Khu A 180 ha và Khu B 170 ha), giữ vai trò hạt nhân thu hút các dự án công nghệ cao, lắp ráp linh kiện điện tử, cơ khí chính xác và chế tạo phụ tùng.

Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng của các dự án sản xuất đã tạo ra áp lực rất lớn lên môi trường tiếp nhận, đặc biệt là nguồn tài nguyên nước. Với 50 trên tổng số 74 dự án đăng ký tại Khu A đã đi vào hoạt động chính thức, tổng lưu lượng nước thải phát sinh thực tế đạt khoảng 2.203,48 m3/ngày đêm. Nếu không được kiểm soát chặt chẽ từ khâu phân loại tại nguồn đến trạm xử lý tập trung công suất 3.000 m3/ngày đêm, nguồn thải này sẽ đe dọa trực tiếp đến chất lượng nước mặt suối Vân Dương và hệ thống nước ngầm khu vực lân cận.

Đề tài được triển khai nhằm đánh giá toàn diện hiện trạng phát sinh, công nghệ xử lý nước thải của các doanh nghiệp thứ cấp, hiệu quả vận hành của trạm xử lý nước thải tập trung và chất lượng môi trường nước mặt, nước ngầm tại khu vực nghiên cứu. Phạm vi không gian tập trung tại Khu công nghiệp Điềm Thụy - Khu A, thuộc địa giới hành chính xã Điềm Thụy (huyện Phú Bình) và xã Hồng Tiến (thị xã Phổ Yên), tỉnh Thái Nguyên. Khung thời gian nghiên cứu thực địa và thu thập số liệu quan trắc chuyên sâu được thực hiện từ tháng 6/2018 đến tháng 6/2019. Kết quả nghiên cứu là căn cứ khoa học và thực tiễn vững chắc giúp cơ quan quản lý và chủ đầu tư hạ tầng tối ưu hóa công tác quản trị môi trường, duy trì tỷ lệ xử lý chất ô nhiễm đạt từ 85% đến 90%, hướng tới mục tiêu phát triển công nghiệp bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của các lý thuyết quản trị môi trường hiện đại và các quy định pháp luật hiện hành:

  • Lý thuyết phát triển bền vững: Dựa trên nguyên lý kết hợp hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế, công bằng xã hội và bảo vệ môi trường được quy định trong Luật Bảo vệ môi trường 2014. Sự phát triển của khu công nghiệp phải đảm bảo không vượt quá ngưỡng chịu tải của hệ sinh thái tự nhiên.
  • Lý thuyết sức chịu tải môi trường nước: Đánh giá giới hạn tiếp nhận chất ô nhiễm của nguồn nước mặt (suối Vân Dương) mà không làm suy thoái chất lượng nước phục vụ các mục đích sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp của hạ lưu.
  • Mô hình kiểm soát ô nhiễm đa tầng: Áp dụng cơ chế kiểm soát hai cấp gồm tiền xử lý phân tán tại từng nhà xưởng sản xuất (đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT Cột B) và xử lý tập trung tại trạm xử lý nước thải công nghiệp của toàn khu (đạt QCVN 40:2011/BTNMT Cột A).
  • Hệ thống khái niệm nền tảng: Luận văn làm rõ 05 khái niệm cốt lõi bao gồm chất gây ô nhiễm, nước thải công nghiệp, nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh học (BOD5), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), cùng các công cụ pháp lý như Báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) và Kế hoạch bảo vệ môi trường theo Nghị định số 18/2015/NĐ-CP và Nghị định số 80/2014/NĐ-CP.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp đồng bộ giữa phương pháp kế thừa dữ liệu, quan trắc thực nghiệm trong phòng thí nghiệm và điều tra xã hội học:

  • Nguồn dữ liệu: Kế thừa số liệu giám sát định kỳ 04 quý năm 2018 từ Ban Quản lý các Khu công nghiệp Thái Nguyên, báo cáo quan trắc của 44 doanh nghiệp đấu nối, cùng hồ sơ kỹ thuật của Trạm xử lý nước thải tập trung công suất 3.000 m3/ngày đêm đã được cấp Giấy xác nhận hoàn thành công trình bảo vệ môi trường số 130/GXN-STNMT ngày 29/12/2016.
  • Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu:
    • Mẫu nước thực nghiệm: Thiết lập mạng lưới 08 điểm quan trắc đại diện theo ĐTM phê duyệt. Bao gồm 02 mẫu nước thải (NT1 tại bể gom đầu vào, NT2 tại cửa xả sau xử lý), 02 mẫu nước mặt suối Vân Dương (NM1 tại hạ lưu cách điểm xả 500m, NM2 tại thượng lưu cách điểm xả 750m) và 04 mẫu nước ngầm tại các giếng khoan dân sinh có độ sâu từ 35m đến 45m (NN1 tại xã Đồng Tiến, NN2 và NN3 tại xã Điềm Thụy, NN4 tại xã Hồng Tiến). Tần suất lấy mẫu nước thải là 3 tháng/lần (4 đợt trong năm 2018), nước mặt và nước ngầm lấy định kỳ 6 tháng/lần.
    • Mẫu khảo sát cộng đồng: Tiến hành chọn mẫu ngẫu nhiên phân tầng với quy mô 100 hộ gia đình sinh sống quanh ranh giới khu công nghiệp trong thời gian từ tháng 01/2019 đến tháng 06/2019 nhằm thu thập ý kiến đánh giá khách quan về chất lượng môi trường.
  • Phương pháp phân tích: Toàn bộ 21 chỉ tiêu hóa lý, kim loại nặng và vi sinh được phân tích bằng thiết bị tiêu chuẩn theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6492:2011 cho pH, TCVN 6001-2:2008 cho BOD5, TCVN 6625:2000 cho TSS) và phương pháp chuẩn quốc tế của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (US EPA 350.2 cho NH4+, US EPA 200.8 bằng phương pháp ICP-MS cho các kim loại nặng như Cu, Zn, Pb, As, Cd, Hg, Ni). Lý do lựa chọn các phương pháp này là nhằm đảm bảo độ nhạy cao, độ tin cậy tuyệt đối và tính tương thích với hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT, QCVN 08-MT:2015/BTNMT và QCVN 09-MT:2015/BTNMT. Số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích số liệu quan trắc thực địa và quản lý vận hành năm 2018 tại Khu A - KCN Điềm Thụy chỉ ra 04 kết quả trọng tâm:

  1. Cơ cấu và lưu lượng phát sinh nước thải: Tổng lượng nước thải phát sinh thực tế từ 44 doanh nghiệp đã đấu nối hạ tầng là 2.203,48 m3/ngày đêm, chiếm 73,45% công suất thiết kế của trạm xử lý tập trung (3.000 m3/ngày đêm). Đáng chú ý, 06 doanh nghiệp có lượng nước thải sản xuất lớn phát sinh khoảng 1.150 m3/ngày đêm (chiếm 52,19% tổng lưu lượng), dẫn đầu là Công ty TNHH KHVATEC Hà Nội (550,10 m3/ngày đêm), Công ty Cổ phần Alutec Vina (277,39 m3/ngày đêm), Công ty Cổ phần ALK Vina (225,20 m3/ngày đêm), Công ty TNHH Myungjin Electronic Vina (166,40 m3/ngày đêm) và Công ty TNHH Mani Hà Nội (112,94 m3/ngày đêm).
  2. Chất lượng nước thải tiền xử lý tại nguồn: Đa phần các doanh nghiệp đã đầu tư công nghệ sinh học đối với nước thải sinh hoạt và công nghệ hóa lý đối với nước thải sản xuất. Kết quả phân tích tại Công ty CP Alutec Vina cho thấy các thông số kim loại như Crom (dưới 0,04 mg/l), Đồng (0,02 - 0,065 mg/l), Kẽm (dưới 0,08 mg/l) đều đạt Cột A. Tuy nhiên, chất lượng nước thải đầu vào trạm tập trung (mẫu NT1) trong Quý II/2018 ghi nhận thông số Tổng Phốt pho đạt mức 10,2 mg/l, vượt 1,7 lần giới hạn Cột B QCVN 40:2011/BTNMT (ngưỡng 6,0 mg/l), cho thấy sự biến động bất thường từ quy trình tiền xử lý của một số cơ sở.
  3. Hiệu suất vượt trội của Trạm xử lý tập trung: Trạm xử lý tập trung vận hành theo chu trình khép kín gồm tách rác tinh, bể điều hòa sục khí, keo tụ - tạo bông, lắng lamen sơ cấp, xử lý vi sinh hiếu khí Aerotank, lắng thứ cấp và khử trùng. Nước thải đầu ra (mẫu NT2) trong cả 04 quý năm 2018 đều đạt quy chuẩn Cột A QCVN 40:2011/BTNMT với biên độ an toàn rất cao: COD dao động từ 16,8 mg/l đến 27,1 mg/l (quy chuẩn cho phép 75 mg/l); BOD5 đạt từ 7,9 mg/l đến 14,7 mg/l (quy chuẩn 30 mg/l); TSS dao động từ 25,5 mg/l đến 37,1 mg/l (quy chuẩn 50 mg/l); hàm lượng Coliform cao nhất chỉ 1.100 MPN/100ml (quy chuẩn 3.000 MPN/100ml). Hiệu suất khử BOD5 và COD của hệ thống đạt từ 85% đến 90%.
  4. Chất lượng nguồn tiếp nhận và nhận thức cộng đồng: Chất lượng nước mặt suối Vân Dương tại hai vị trí NM1 và NM2 đều đạt Cột B1 theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Nước ngầm tại 04 giếng khoan dân cư có độ sâu đến 45m đạt đầy đủ các chỉ tiêu theo QCVN 09-MT:2015/BTNMT, chưa thấy biểu hiện thẩm thấu chất ô nhiễm. Khảo sát 100 hộ dân cho thấy trên 80% người dân ghi nhận môi trường nước xung quanh không có mùi hôi và đồng thuận với các biện pháp quản lý hạ tầng hiện tại của khu công nghiệp.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả xử lý nước thải vượt trội tại Khu A - KCN Điềm Thụy bắt nguồn từ việc áp dụng công nghệ kết hợp hóa lý và sinh học tiên tiến, đi kèm cơ chế kiểm soát kỹ thuật nghiêm ngặt. Việc lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng Zenner DN100 (xuất xứ Đức) tại 100% điểm đấu nối của các nhà máy và đồng hồ điện từ Chemitec (xuất xứ Ý) tại đầu vào trạm xử lý đã loại bỏ triệt để nguy cơ xả lén nước thải chưa qua xử lý vào mạng lưới thoát nước mưa.

Khi so sánh với hiện trạng ô nhiễm nghiêm trọng tại một số khu công nghiệp khác trong nước giai đoạn trước đây (như vụ việc xả thải 4.000 m3/ngày đêm ra sông Thị Vải làm nồng độ oxy hòa tan giảm xuống dưới 0,5 mg/l, hay tình trạng 90% nước thải công nghiệp tại một số đô thị lớn xả thẳng ra môi trường), KCN Điềm Thụy thể hiện mô hình quản trị hạ tầng xanh vượt bậc.

Để trực quan hóa chuỗi dữ liệu giám sát phức tạp này, các bảng đối sánh 21 thông số kỹ thuật và đồ thị biểu diễn biến thiên của pH (duy trì 6,4 - 7,6), COD (giảm từ 50,8 mg/l đầu vào xuống 27,1 mg/l đầu ra trong Quý I), và BOD5 qua 04 quý là minh chứng định lượng thuyết phục nhất cho năng lực chịu tải và độ ổn định của hệ thống. Tồn tại duy nhất là sự biến động cục bộ của chỉ tiêu Tổng P (10,2 mg/l) tại nguồn vào, đòi hỏi ban quản lý phải siết chặt quy chế kiểm tra đột xuất các nhà máy có công đoạn tẩy rửa công nghiệp và sơn mạ điện tử.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, luận văn đề xuất 04 nhóm giải pháp kỹ thuật và quản lý đồng bộ:

  • Tự động hóa công tác kiểm soát nguồn thải: Ban Quản lý các KCN Thái Nguyên cần tiến hành lắp đặt hệ thống trạm quan trắc nước thải tự động, liên tục truyền dữ liệu trực tiếp 24/7 về Sở Tài nguyên và Môi trường đối với các thông số lưu lượng, pH, COD, TSS, nhiệt độ và Amoni tại cửa xả của trạm xử lý tập trung. Đồng thời, trang bị bổ sung thiết bị đo nhanh cầm tay tại 44 điểm đấu nối để phát hiện sớm các vi phạm trước quý IV/2020.
  • Hoàn thiện hạ tầng xử lý Phân khu B: Chủ đầu tư Công ty Cổ phần Đầu tư APEC Thái Nguyên phải khẩn trương tháo gỡ vướng mắc giải phóng mặt bằng, triển khai xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung cho Khu B (quy mô 170 ha) với công suất tối thiểu 2.500 m3/ngày đêm trong giai đoạn 2020 - 2022, chấm dứt tình trạng các doanh nghiệp thứ cấp phải tự vận hành xả thải cục bộ ra môi trường.
  • Xây dựng hồ ứng phó sự cố môi trường: Công ty kinh doanh hạ tầng cần đầu tư xây dựng hồ chỉ thị sinh học kiêm hồ phòng ngừa sự cố với dung tích tối thiểu 6.000 m3 (tương đương khả năng lưu chứa nước thải trong 48 giờ liên tục khi trạm xử lý gặp trục trặc kỹ thuật hoặc mất điện) hoàn thành trong năm 2021, đảm bảo không có nguồn nước ô nhiễm nào thoát ra suối Vân Dương.
  • Siết chặt quản lý chất thải và thanh tra định kỳ: Tăng cường tần suất thanh tra chuyên ngành 06 tháng/lần đối với 06 doanh nghiệp có lượng xả thải sản xuất lớn trên 1.150 m3/ngày đêm. Giám sát nghiêm ngặt việc thu gom, vận chuyển 6.446 tấn chất thải rắn thông thường/tháng và 807 tấn chất thải nguy hại/tháng theo đúng quy định tại Nghị định 38/2015/NĐ-CP và Thông tư 36/2015/TT-BTNMT.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình nghiên cứu mang giá trị ứng dụng cao cho nhiều nhóm độc giả chuyên ngành:

  • Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban Quản lý các Khu công nghiệp tỉnh Thái Nguyên và các tỉnh trung du miền núi phía Bắc có thể sử dụng số liệu và mô hình giám sát hai cấp của luận văn để ban hành quy chế quản lý đấu nối, định mức xả thải và xây dựng kế hoạch kiểm tra môi trường hàng năm cho các khu công nghiệp.
  • Chủ đầu tư hạ tầng và doanh nghiệp thứ cấp: Các đơn vị phát triển hạ tầng khu công nghiệp, khu chế xuất và giám đốc môi trường tại các nhà máy cơ khí, điện tử có thể tham khảo trực tiếp sơ đồ công nghệ trạm xử lý 3.000 m3/ngày đêm, tính toán định lượng hóa chất keo tụ - trợ lắng và thiết kế quy trình tiền xử lý đạt chuẩn Cột B QCVN 40:2011/BTNMT.
  • Kỹ sư tư vấn và chuyên gia đánh giá môi trường: Các kỹ sư công nghệ môi trường có thể khai thác bộ dữ liệu phân tích 21 chỉ tiêu nước thải, tọa độ định vị mạng lưới lấy mẫu và quy chuẩn áp dụng để phục vụ công tác lập Báo cáo ĐTM, Đề án bảo vệ môi trường chi tiết cho các dự án công nghiệp mới.
  • Giảng viên, học viên cao học và sinh viên: Độc giả thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên Nước tại các trường đại học có thể dùng luận văn làm tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa đo đạc hóa lý thực nghiệm và khảo sát xã hội học 100 mẫu.

Câu hỏi thường gặp

Trạm xử lý nước thải tập trung tại Khu A - KCN Điềm Thụy áp dụng quy trình công nghệ nào và hiệu suất xử lý đạt bao nhiêu?

Trạm xử lý áp dụng quy trình công nghệ tích hợp hóa lý và sinh học hiếu khí hiện đại. Nước thải lần lượt đi qua song chắn rác, máy tách rác tinh 2mm, bể điều hòa, cụm bể phản ứng keo tụ - tạo bông, bể lắng lamen sơ cấp, bể vi sinh hiếu khí Aerotank, bể lắng thứ cấp tuần hoàn bùn, bể khử trùng và hệ thống máy ép bùn nén. Hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ COD, BOD5 và chất rắn lơ lửng TSS đạt từ 85% đến 90%, đưa nước thải đầu ra đạt Cột A QCVN 40:2011/BTNMT.

Quy định tiêu chuẩn kỹ thuật đối với nước thải của các doanh nghiệp trước khi xả vào hệ thống thu gom chung là gì?

Tất cả các doanh nghiệp thứ cấp bắt buộc phải xử lý sơ bộ nước thải tại trạm nội bộ đạt giới hạn Cột B QCVN 40:2011/BTNMT đối với các chỉ tiêu hữu cơ (COD không vượt quá 150 mg/l, BOD5 dưới 50 mg/l, TSS dưới 100 mg/l) và đạt Cột A đối với các kim loại nặng độc hại trước khi dẫn vào hố ga đấu nối có gắn đồng hồ đo lưu lượng Zenner DN100.

Chất lượng nước mặt suối Vân Dương và nước ngầm khu vực lân cận có bị ô nhiễm bởi hoạt động của khu công nghiệp không?

Kết quả quan trắc 04 đợt năm 2018 tại 02 vị trí trên suối Vân Dương (cách điểm xả 500m hạ lưu và 750m thượng lưu) cho thấy toàn bộ chỉ tiêu đều đạt giới hạn Cột B1 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Đồng thời, mẫu nước ngầm tại 04 giếng khoan dân sinh có độ sâu 45m tại các xã lân cận đều đạt chuẩn QCVN 09-MT:2015/BTNMT, khẳng định khu công nghiệp chưa gây tác động tiêu cực đến nguồn nước xung quanh.

Doanh nghiệp nào phát sinh khối lượng nước thải sản xuất lớn nhất trong Khu công nghiệp Điềm Thụy?

Trong 44 cơ sở thực hiện đấu nối với tổng lưu lượng 2.203,48 m3/ngày đêm, có 06 doanh nghiệp chiếm lượng nước thải sản xuất chủ yếu (khoảng 1.150 m3/ngày đêm). Lớn nhất là Công ty TNHH KHVATEC Hà Nội với lưu lượng xả 550,10 m3/ngày đêm, tiếp theo là Công ty Cổ phần Alutec Vina với 277,39 m3/ngày đêm và Công ty Cổ phần ALK Vina với 225,20 m3/ngày đêm.

Phương pháp điều tra xã hội học được thực hiện như thế nào để phản ánh trung thực ý kiến của người dân?

Tác giả đã xây dựng bộ phiếu hỏi chuẩn hóa và tiến hành khảo sát trực tiếp 100 hộ gia đình sinh sống quanh khu công nghiệp tại xã Điềm Thụy và xã Hồng Tiến từ tháng 01/2019 đến tháng 06/2019. Nội dung tập trung vào 11 tiêu chí then chốt như nhận thức ô nhiễm, nguồn nước sinh hoạt, chất lượng không khí và đánh giá công tác dọn vệ sinh công cộng, đảm bảo tính đại diện và khách quan của nghiên cứu.

Kết luận

  • Đánh giá toàn diện hiện trạng xả thải của 44 doanh nghiệp tại Khu A - KCN Điềm Thụy với tổng lưu lượng thực tế 2.203,48 m3/ngày đêm, vận hành an toàn trong công suất thiết kế 3.000 m3/ngày đêm.
  • Khẳng định hiệu quả công nghệ xử lý nước thải hóa lý kết hợp sinh học hiếu khí, đưa 100% mẫu nước thải đầu ra đạt quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT Cột A với hiệu suất làm sạch đạt 85% đến 90%.
  • Chứng minh môi trường nước mặt suối Vân Dương và nước ngầm tại 04 vị trí dân sinh lân cận chưa có dấu hiệu suy thoái, đạt chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT và QCVN 09-MT:2015/BTNMT.
  • Lượng hóa thành công ý kiến đánh giá của 100 hộ dân địa phương, tạo cơ sở thực chứng để hoàn thiện chính sách gắn kết cộng đồng trong giám sát môi trường công nghiệp.
  • Xây dựng hệ thống giải pháp kỹ thuật, kiểm soát lưu lượng tự động và lộ trình đầu tư hạ tầng phân khu B từ năm 2020 đến năm 2025.

Luận văn thạc sĩ của tác giả Hoàng Văn Dũng là tài liệu khoa học chuyên sâu, cung cấp dữ liệu thực chứng và giải pháp kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao cho ngành quản lý môi trường công nghiệp. Các nhà quản lý, chủ đầu tư hạ tầng và kỹ sư môi trường hãy ứng dụng ngay các khuyến nghị và mô hình kiểm soát hai cấp từ nghiên cứu này để tối ưu hóa hệ thống xử lý nước thải, đảm bảo sự phát triển hài hòa giữa tăng trưởng kinh tế và bảo vệ nguồn tài nguyên nước bền vững.