Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội tại Việt Nam, các khu công nghiệp (KCN) đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy công nghiệp hóa, tạo việc làm và thu hút đầu tư. Tính đến tháng 6 năm 2018, cả nước đã thành lập 325 KCN với tổng diện tích gần 95 nghìn ha, trong đó 231 KCN đã đi vào hoạt động với tỷ lệ lấp đầy đạt trên 73%. Tuy nhiên, sự gia tăng hoạt động sản xuất tại các KCN cũng kéo theo vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước do nước thải công nghiệp chưa được xử lý triệt để. Khu công nghiệp Đình Trám, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang, với quy mô 127,351 ha, là một trong những KCN trọng điểm của tỉnh, đang phải đối mặt với áp lực lớn về xử lý nước thải do sự sát nhập cụm công nghiệp Đồng Vàng và sự gia tăng các nhà máy sản xuất.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá hiện trạng hệ thống xử lý nước thải tại KCN Đình Trám, từ đó thiết kế phương án nâng cấp trạm xử lý nước thải tập trung nhằm đáp ứng yêu cầu xử lý nước thải đạt loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT. Nghiên cứu tập trung vào nước thải công nghiệp và hệ thống xử lý nước thải tại KCN Đình Trám trong giai đoạn khảo sát thực địa và thu thập số liệu từ năm 2016 đến 2018. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường xung quanh, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải tại các KCN tương tự.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về xử lý nước thải công nghiệp, tập trung vào các công nghệ xử lý sinh học và hóa lý. Hai mô hình chính được sử dụng là:

  • Công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor): Sử dụng giá thể đệm di động để tăng diện tích bề mặt cho vi sinh vật bám dính, nâng cao hiệu quả xử lý BOD, COD và các chất ô nhiễm hữu cơ. MBBR có ưu điểm mật độ vi sinh vật cao, khả năng xử lý tải trọng hữu cơ lớn và lượng bùn thải thấp.

  • Công nghệ AAO (Anaerobic-Anoxic-Oxic): Quá trình xử lý sinh học liên tục qua các giai đoạn yếm khí, thiếu khí và hiếu khí, giúp loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ, nitơ và photpho trong nước thải công nghiệp.

Các khái niệm chính bao gồm: BOD (Biochemical Oxygen Demand), COD (Chemical Oxygen Demand), TSS (Total Suspended Solids), N tổng (Tổng Nitơ), P tổng (Tổng Photpho), và Coliform – các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa thu thập số liệu thực địa, phân tích tài liệu và mô phỏng thiết kế kỹ thuật:

  • Nguồn dữ liệu: Số liệu quan trắc chất lượng nước thải, hồ sơ vận hành trạm xử lý nước thải KCN Đình Trám giai đoạn 2016-2018; khảo sát thực địa tại KCN Đình Trám và cụm công nghiệp Đồng Vàng; tài liệu kỹ thuật và quy chuẩn Việt Nam về xử lý nước thải.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích định lượng các chỉ tiêu ô nhiễm (BOD, COD, TSS, N tổng, P tổng, Coliform) trước và sau xử lý; đánh giá hiệu quả vận hành hệ thống xử lý hiện tại; so sánh với các tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT.

  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát và thu thập số liệu trong năm 2018; phân tích và thiết kế nâng cấp trạm xử lý trong năm 2019; hoàn thiện luận văn và đề xuất giải pháp trong năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả xử lý COD: Trung bình đạt 71,5%, thấp hơn mức lý thuyết 95-98%. Một số thời điểm như tháng 4/2018, COD sau xử lý vượt quy chuẩn cho phép (150 mg/l) khoảng 1,2 lần.

  2. Hiệu quả xử lý BOD5: Trung bình đạt 74,4%, với một số mẫu vượt giới hạn cho phép (50 mg/l) như tháng 4/2017 vượt 1,52 lần.

  3. Hiệu quả xử lý TSS: Trung bình đạt 57%, thấp hơn nhiều so với yêu cầu, có thời điểm vượt quy chuẩn (100 mg/l) 1,66 lần.

  4. Hiệu quả xử lý N tổng và P tổng: Trung bình lần lượt đạt 45% và 44,8%, thấp hơn nhiều so với mức lý thuyết (74-85% đối với N tổng và 84-90% đối với P tổng). Một số mẫu vượt quy chuẩn từ 1,16 đến 2,57 lần.

  5. Hiệu quả xử lý Coliform: Trung bình đạt 92%, tuy nhiên vẫn có mẫu vượt giới hạn 3000 MPN/100ml theo QCVN 40:2011/BTNMT.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân hiệu quả xử lý thấp chủ yếu do tải lượng nước thải đầu vào biến động lớn, một số doanh nghiệp chưa thực hiện hoặc vận hành không đúng quy trình xử lý nước thải cục bộ, dẫn đến quá tải cho trạm xử lý tập trung. So sánh với các nghiên cứu trong ngành, hiệu quả xử lý tại KCN Đình Trám thấp hơn mức trung bình của các trạm xử lý nước thải công nghiệp áp dụng công nghệ MBBR và AAO tại các KCN khác.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hiệu quả xử lý từng chỉ tiêu theo thời gian, giúp minh họa rõ sự biến động và điểm vượt chuẩn. Kết quả này nhấn mạnh nhu cầu nâng cấp công suất và cải tiến công nghệ xử lý để đáp ứng yêu cầu môi trường, đồng thời tăng cường quản lý vận hành và kiểm soát nguồn thải tại các doanh nghiệp trong KCN.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp công suất trạm xử lý nước thải: Tăng công suất từ 1.000 m³/ngày đêm lên khoảng 2.000 m³/ngày đêm trong vòng 12-18 tháng, nhằm đáp ứng lưu lượng nước thải tăng do sát nhập cụm công nghiệp Đồng Vàng. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý KCN phối hợp với nhà thầu thiết kế và thi công.

  2. Áp dụng công nghệ xử lý kết hợp MBBR và AAO: Tối ưu hóa quá trình xử lý sinh học để nâng cao hiệu quả loại bỏ BOD, COD, N tổng và P tổng, giảm tải cho các công trình đơn vị. Thời gian triển khai: 6-12 tháng sau khi hoàn thành nâng cấp công suất.

  3. Tăng cường kiểm soát và vận hành hệ thống: Đào tạo nhân viên vận hành, áp dụng hệ thống giám sát tự động liên tục các chỉ tiêu nước thải, đảm bảo vận hành ổn định và kịp thời điều chỉnh khi có sự cố. Thời gian thực hiện: liên tục, bắt đầu ngay sau khi nâng cấp.

  4. Kiểm soát nguồn thải tại doanh nghiệp: Yêu cầu các doanh nghiệp trong KCN thực hiện xử lý nước thải cục bộ đạt chuẩn trước khi xả vào hệ thống chung, tăng cường thanh tra, xử phạt vi phạm. Chủ thể: Ban Quản lý KCN và các cơ quan chức năng, thực hiện thường xuyên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Ban Quản lý các Khu công nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch nâng cấp hệ thống xử lý nước thải, quản lý vận hành và kiểm soát ô nhiễm môi trường trong KCN.

  2. Các doanh nghiệp trong KCN: Hiểu rõ yêu cầu xử lý nước thải, áp dụng công nghệ xử lý phù hợp, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn môi trường, giảm thiểu rủi ro pháp lý và nâng cao trách nhiệm xã hội.

  3. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường: Tham khảo để xây dựng chính sách, quy định về quản lý nước thải công nghiệp, giám sát và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tại các KCN.

  4. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành môi trường: Là tài liệu tham khảo về thiết kế, vận hành và nâng cấp trạm xử lý nước thải công nghiệp, đồng thời cung cấp dữ liệu thực tế phục vụ nghiên cứu chuyên sâu.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nâng cấp trạm xử lý nước thải KCN Đình Trám?
    Do lưu lượng và tải lượng nước thải tăng sau khi sát nhập cụm công nghiệp Đồng Vàng, hệ thống hiện tại không đáp ứng được yêu cầu xử lý đạt loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT, gây ô nhiễm môi trường.

  2. Công nghệ MBBR có ưu điểm gì trong xử lý nước thải công nghiệp?
    MBBR sử dụng giá thể di động giúp tăng diện tích bề mặt cho vi sinh vật bám dính, nâng cao hiệu quả xử lý hữu cơ, giảm lượng bùn thải và vận hành linh hoạt.

  3. Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm hiện tại như thế nào?
    Hiệu quả xử lý trung bình COD đạt 71,5%, BOD5 đạt 74,4%, TSS đạt 57%, N tổng và P tổng lần lượt đạt 45% và 44,8%, thấp hơn nhiều so với mức lý thuyết và có thời điểm vượt quy chuẩn.

  4. Làm thế nào để kiểm soát nguồn thải tại các doanh nghiệp trong KCN?
    Yêu cầu doanh nghiệp xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải cục bộ đạt chuẩn, tăng cường thanh tra, xử phạt vi phạm và hỗ trợ kỹ thuật để đảm bảo chất lượng nước thải đầu vào trạm tập trung.

  5. Thời gian dự kiến hoàn thành nâng cấp trạm xử lý là bao lâu?
    Dự kiến nâng cấp công suất và áp dụng công nghệ mới trong vòng 12-18 tháng, sau đó tiếp tục cải tiến vận hành và giám sát liên tục để đảm bảo hiệu quả xử lý.

Kết luận

  • Đã đánh giá chi tiết hiện trạng hệ thống xử lý nước thải KCN Đình Trám, xác định hiệu quả xử lý còn thấp và chưa đáp ứng yêu cầu môi trường.
  • Đề xuất phương án nâng cấp công suất và áp dụng công nghệ MBBR kết hợp AAO nhằm nâng cao hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm chính.
  • Khuyến nghị tăng cường quản lý vận hành, giám sát tự động và kiểm soát nguồn thải tại các doanh nghiệp trong KCN.
  • Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật cho việc cải thiện hệ thống xử lý nước thải tại KCN Đình Trám và các KCN tương tự.
  • Tiếp tục triển khai thiết kế chi tiết, thi công và đánh giá hiệu quả sau nâng cấp trong các năm tiếp theo để đảm bảo mục tiêu bảo vệ môi trường.

Hành động ngay hôm nay để nâng cao chất lượng môi trường và phát triển bền vững khu công nghiệp Đình Trám!