Tổng quan nghiên cứu
Trong giai đoạn 2011-2015, sản xuất công nghiệp tại tỉnh Bắc Giang duy trì tốc độ tăng trưởng giá trị bình quân đạt 29,2%/năm, đưa tỷ trọng công nghiệp và xây dựng trong cơ cấu kinh tế toàn tỉnh chiếm 41,6% vào năm 2015 với tốc độ tăng trưởng tổng sản phẩm đạt 9,6%. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của các khu công nghiệp và cụm công nghiệp đã tạo ra áp lực rất lớn đối với môi trường tiếp nhận, khi tổng lượng nước thải công nghiệp phát sinh trên toàn địa bàn ước tính đạt 9.360 m³/ngày, kèm theo 48.080 kg chất thải rắn/ngày và 4.414 kg chất thải nguy hại/ngày. Nhiều thủy vực tiếp nhận chính như lưu vực sông Thương và sông Cầu đang chịu tải lượng ô nhiễm hữu cơ và vi sinh vật vượt quy chuẩn cho phép từ 1,6 đến 7,8 lần.
Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là khảo sát, thống kê và phân loại mức độ ô nhiễm nước thải tại 4 khu công nghiệp đang hoạt động gồm Đình Trám, Quang Châu, Song Khê - Nội Hoàng, Vân Trung và 4 cụm công nghiệp đại diện gồm Thọ Xương, Nội Hoàng, Tân Mỹ, Bố Hạ I, với tổng cộng 253 doanh nghiệp thuộc 13 nhóm loại hình sản xuất. Quá trình thu thập số liệu sơ cấp và thứ cấp được thực hiện đồng bộ từ tháng 3/2016 đến tháng 3/2017 trên phạm vi toàn tỉnh Bắc Giang.
Nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc khi cung cấp hệ thống số liệu định lượng chi tiết về tải lượng phát thải, xác định rõ 57,1% cơ sở thuộc diện gây ô nhiễm và 28,6% thuộc diện gây ô nhiễm nghiêm trọng. Đây là cơ sở khoa học quan trọng phục vụ công tác quy hoạch mạng lưới thoát nước, thẩm định cấp phép xả thải và nâng cao hiệu quả thanh tra môi trường trên địa bàn tỉnh.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết quản lý ô nhiễm công nghiệp theo dòng thải tập trung và lý thuyết đánh giá tải lượng phát thải dựa trên hệ số phát sinh theo từng ngành sản xuất đặc thù. Đề tài vận dụng khung pháp lý và tiêu chuẩn môi trường Việt Nam, trọng tâm là Luật Bảo vệ môi trường năm 2014, Nghị định số 18/2015/NĐ-CP, Nghị định số 38/2015/NĐ-CP và hướng dẫn phân loại cơ sở gây ô nhiễm theo Thông tư số 04/2012/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường. Bên cạnh đó, mô hình sản xuất sạch hơn theo Quyết định số 1419/QĐ-TTg được tích hợp nhằm định hướng các giải pháp giảm thiểu chất thải tại nguồn.
Hệ thống khái niệm kỹ thuật cốt lõi được áp dụng xuyên suốt bao gồm: Nhu cầu oxy hóa học phản ánh tổng lượng chất hữu cơ cần oxy hóa, Nhu cầu oxy sinh hóa 5 ngày thể hiện lượng oxy vi sinh vật tiêu thụ để phân hủy chất hữu cơ, Tổng chất rắn lơ lửng đo lường hàm lượng hạt không tan trong nước, Hệ số phát thải tính toán lượng chất thải trung bình trên một đơn vị hoạt động, và Đánh giá tác động môi trường đại diện cho quy trình phân tích dự báo các hệ quả sinh thái trước khi vận hành dự án.
Phương pháp nghiên cứu
Cỡ mẫu nghiên cứu bao trùm toàn bộ 253 doanh nghiệp đang hoạt động tại 8 khu và cụm công nghiệp trọng điểm của tỉnh Bắc Giang. Phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp định hướng theo loại hình sản xuất được áp dụng để khảo sát chi tiết 13 nhóm ngành khác nhau như gia công kim loại, sản xuất điện tử, dệt may, chế biến thực phẩm và sản xuất vật liệu xây dựng. Việc lựa chọn phương pháp này giúp phản ánh chính xác tính chất đa ngành của các cơ sở công nghiệp và kiểm soát sai số khi ngoại suy tổng tải lượng chất thải cho toàn tỉnh.
Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua phiếu điều tra chuyên sâu kết hợp lấy mẫu quan trắc hiện trường đối với 19 vị trí nước thải sản xuất, cống xả tập trung và 5 vị trí nước thải sinh hoạt đặc thù trong giai đoạn từ tháng 3/2016 đến tháng 3/2017. Các chỉ tiêu lý hóa và vi sinh được phân tích bằng phương pháp chuẩn quốc gia: đo pH theo TCVN 6492:2011, COD theo TCVN 6491-2:2008, BOD5 theo TCVN 6001-1:2008, TSS theo TCVN 6625:2000, Amoni theo TCVN 5988:1995 và Tổng Coliform theo TCVN 6187-2:1996. Lý do lựa chọn hệ thống tiêu chuẩn TCVN là nhằm đảm bảo tính pháp lý, độ tin cậy và khả năng đối chiếu trực tiếp với QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 14:2008/BTNMT. Dữ liệu sau thu thập được xử lý bằng phương pháp thống kê mô tả và phân tích phương sai ANOVA ở mức ý nghĩa alpha bằng 0,05 trên phần mềm Excel 2013 nhằm kiểm định sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các dòng thải.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Thứ nhất, tổng tải lượng chất thải ước tính từ 253 doanh nghiệp đạt 9.360 m³ nước thải/ngày, 48.080 kg chất thải rắn/ngày và 4.414 kg chất thải nguy hại/ngày. Mặc dù có tới 90,9% cơ sở đã hoàn thành các thủ tục môi trường như báo cáo ĐTM, đề án hoặc kế hoạch bảo vệ môi trường, nhưng tỷ lệ đầu tư và vận hành đồng bộ các công trình xử lý chất thải thực tế còn thấp hơn đáng kể giữa khối khu công nghiệp và khối cụm công nghiệp.
Thứ hai, nước thải sinh hoạt là nguồn phát sinh phổ biến nhất tại các cơ sở sản xuất nhưng đa phần chỉ được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại thô sơ. Nước thải sinh hoạt có tải lượng chất hữu cơ tính theo COD trung bình là 999 kg/năm (biến thiên từ 20 đến 6.200 kg/năm) và TSS trung bình là 1.636 kg/năm (dao động từ 17,7 đến 7.817 kg/năm). Nồng độ các thông số ô nhiễm hữu cơ, amoni, photphat và coliform trong nước thải sinh hoạt vượt giới hạn quy định tại QCVN 14:2008/BTNMT cột B từ vài lần đến trên 24 lần.
Thứ ba, nước thải sản xuất từ các ngành chế biến thực phẩm, mạ cơ khí, sản xuất giấy và thiết bị điện tử có nồng độ chất ô nhiễm rất cao trước khi xả ra cống chung, với các chỉ số COD, TSS, dầu mỡ khoáng, nitơ tổng và kim loại nặng như kẽm, sắt, chì vượt nhiều lần quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
Thứ tư, kết quả đánh giá phân loại ô nhiễm tại các điểm xả thải tập trung theo Thông tư số 04/2012/TT-BTNMT cho thấy 57,1% đối tượng nghiên cứu thuộc diện gây ô nhiễm môi trường, 28,6% thuộc diện gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng gồm Khu công nghiệp Đình Trám và Cụm công nghiệp Nội Hoàng, trong khi chỉ có 14,3% đối tượng đạt tiêu chuẩn an toàn là Khu công nghiệp Quang Châu.
Thảo luận kết quả
Diễn biến tải lượng ô nhiễm và chất lượng nước thải giữa 13 nhóm ngành có thể được mô hình hóa và trình bày trực quan thông qua biểu đồ cột kép so sánh nồng độ trung bình của COD và TSS với giới hạn quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, kết hợp cùng bảng ma trận phân hạng mức độ rủi ro môi trường tại 8 khu và cụm công nghiệp nghiên cứu. Cách trình bày này làm nổi bật sự chênh lệch rõ rệt về hiệu quả kiểm soát dòng thải giữa các loại hình sản xuất.
Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm vượt chuẩn tại các khu và cụm công nghiệp là sự thiếu đồng bộ trong hạ tầng kỹ thuật môi trường. Điển hình như tại Khu công nghiệp Song Khê - Nội Hoàng, trạm xử lý nước thải tập trung tại thời điểm khảo sát mới chỉ thi công đạt 5% khối lượng xây dựng, buộc các doanh nghiệp phải tự xả thải qua hệ thống thoát nước chung. Tại Khu công nghiệp Đình Trám, dù đã vận hành trạm xử lý công suất 2.000 m³/ngày đêm nhưng việc tiếp nhận nước thải đa dạng ngành nghề chưa qua tiền xử lý đạt chuẩn từ các nhà máy thành viên đã làm suy giảm hiệu suất xử lý sinh học. Ngoài ra, nhiều cơ sở sản xuất có xây dựng hệ thống xử lý nội bộ nhưng chỉ vận hành mang tính đối phó nhằm cắt giảm chi phí điện năng và hóa chất.
Khi so sánh với các nghiên cứu môi trường trên lưu vực sông Cầu và sông Thương, kết quả của đề tài hoàn toàn tương đồng với thực trạng suy giảm chất lượng nước mặt cục bộ, nơi hàm lượng BOD5 quan trắc được dao động từ 24 đến 117 mg/l, vượt quy chuẩn từ 1,6 đến 7,8 lần. Sự tương quan này khẳng định nguồn thải công nghiệp chưa qua xử lý triệt để chính là tác nhân trọng yếu làm suy thoái tài nguyên nước mặt tại các vùng phát triển kinh tế trọng điểm.
Đề xuất và khuyến nghị
Thứ nhất, đẩy nhanh tiến độ hoàn thiện và nâng công suất hệ thống xử lý nước thải tập trung: Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Giang và các chủ đầu tư hạ tầng cần hoàn thành việc xây dựng, đưa vào vận hành thương mại trạm xử lý nước thải tập trung tại Khu công nghiệp Song Khê - Nội Hoàng và Cụm công nghiệp Nội Hoàng trước quý IV năm 2018, bảo đảm 100% lượng nước thải phát sinh (tối thiểu 9.360 m³/ngày) được thu gom và xử lý đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT cột A trước khi xả ra sông Thương và sông Cầu.
Thứ hai, thiết lập mạng lưới quan trắc tự động liên tục và kiểm soát xả thải: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Giang cần bắt buộc các khu công nghiệp và doanh nghiệp có lưu lượng xả thải từ 1.000 m³/ngày đêm trở lên phải lắp đặt trạm quan trắc tự động kết nối dữ liệu 24/7 về trung tâm điều hành trước năm 2019, tập trung theo dõi 5 thông số cốt lõi gồm lưu lượng, pH, nhiệt độ, COD và TSS.
Thứ ba, thúc đẩy áp dụng sản xuất sạch hơn và kiểm toán chất thải tại nguồn: Sở Công Thương chủ trì phối hợp với các hiệp hội doanh nghiệp hỗ trợ tối thiểu 60% cơ sở trong ngành dệt may, cơ khí mạ và chế biến nông sản thực hiện kiểm toán môi trường, phấn đấu giảm 15% lượng nước thải phát sinh và giảm 20% lượng tiêu hao hóa chất giai đoạn 2018-2020.
Thứ tư, tăng cường công tác thanh tra, hậu kiểm và xử lý nghiêm vi phạm: Thanh tra Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với Công an Môi trường nâng tần suất kiểm tra đột xuất đối với 28,6% cơ sở thuộc diện gây ô nhiễm nghiêm trọng, kiên quyết xử phạt vi phạm hành chính, tạm đình chỉ hoạt động hoặc buộc bồi thường thiệt hại môi trường đối với các hành vi xả trộm nước thải chưa qua xử lý.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Thứ nhất, cán bộ quản lý nhà nước tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Ban Quản lý các Khu công nghiệp tỉnh Bắc Giang và các địa phương lân cận có thể sử dụng kết quả phân loại ô nhiễm và số liệu thống kê phát thải để xây dựng quy hoạch phân vùng xả thải, phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường và thiết lập kế hoạch thanh tra trọng tâm theo từng nhóm ngành nghề rủi ro cao.
Thứ hai, chủ đầu tư hạ tầng khu công nghiệp và cụm công nghiệp có thể sử dụng số liệu dự báo tải lượng nước thải 9.360 m³/ngày và đặc tính dòng thải 13 nhóm ngành làm căn cứ kỹ thuật để tính toán công suất thiết kế, lựa chọn mô-đun công nghệ xử lý nước thải tập trung phù hợp và tối ưu hóa chi phí đầu tư.
Thứ ba, ban lãnh đạo và kỹ sư môi trường tại 253 doanh nghiệp sản xuất trong các khu, cụm công nghiệp có thể tham khảo ma trận nguồn thải để cải tiến công nghệ tiền xử lý nước thải cục bộ, nâng cấp hệ thống bể tự hoại và áp dụng sản xuất sạch hơn nhằm đáp ứng tiêu chuẩn đấu nối hạ tầng.
Thứ tư, giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường và Quản lý Đô thị có thể khai thác phương pháp điều tra sơ cấp kết hợp phân tích ANOVA và hệ số phát thải thực nghiệm làm tài liệu tham khảo cho các công trình nghiên cứu đánh giá ô nhiễm lưu vực sông.
Câu hỏi thường gặp
Nghiên cứu sử dụng tiêu chí nào để phân loại mức độ ô nhiễm của các khu và cụm công nghiệp?
Đề tài căn cứ vào Thông tư số 04/2012/TT-BTNMT kết hợp kết quả phân tích 19 mẫu nước thải tại cống xả tập trung so với QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 14:2008/BTNMT. Tiêu chí đánh giá dựa trên số lần vượt quy chuẩn của các thông số đặc trưng và lưu lượng xả thải thực tế của từng đơn vị.
Tải lượng chất thải phát sinh hàng ngày tại các khu, cụm công nghiệp Bắc Giang được xác định là bao nhiêu?
Theo tính toán dựa trên hệ số phát thải của 13 nhóm ngành từ 253 cơ sở, tổng lượng chất thải phát sinh hàng ngày ước tính đạt 9.360 m³ nước thải, 48.080 kg chất thải rắn thông thường và 4.414 kg chất thải nguy hại trên toàn bộ các khu và cụm công nghiệp của tỉnh.
Vì sao Khu công nghiệp Đình Trám và Cụm công nghiệp Nội Hoàng bị xếp vào nhóm gây ô nhiễm nghiêm trọng?
Khu công nghiệp Đình Trám có tỷ lệ lấp đầy 100% với 94 cơ sở nhưng trạm xử lý 2.000 m³/ngày đêm thường xuyên quá tải. Trong khi đó, Cụm công nghiệp Nội Hoàng có 41 doanh nghiệp hoạt động nhưng chưa có trạm xử lý nước thải tập trung, khiến các thông số COD, TSS và kim loại xả trực tiếp ra môi trường vượt chuẩn nhiều lần.
Đặc điểm ô nhiễm chính của nước thải sinh hoạt tại các nhà máy công nghiệp là gì?
Nước thải sinh hoạt tại các cơ sở gia công điện tử và may mặc có nồng độ chất hữu cơ cao với COD trung bình 999 kg/năm và TSS trung bình 1.636 kg/năm. Các chỉ tiêu vi sinh vật Coliform và Amoni vượt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT từ vài lần đến trên 24 lần do chỉ được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại.
Giải pháp kỹ thuật ưu tiên cho các khu công nghiệp chưa hoàn thiện trạm xử lý nước thải tập trung là gì?
Giải pháp cấp bách là hoàn thành xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung kết hợp công nghệ hóa lý và xử lý sinh học hiếu khí, đồng thời yêu cầu các nhà máy thành viên bắt buộc phải vận hành hệ thống tiền xử lý cục bộ đạt tiêu chuẩn đấu nối trước khi xả vào mạng lưới thu gom chung.
Kết luận
- Đã điều tra và tổng hợp toàn diện hiện trạng hoạt động, phát sinh chất thải tại 253 doanh nghiệp thuộc 8 khu và cụm công nghiệp trên địa bàn tỉnh Bắc Giang.
- Xác định tổng tải lượng chất thải ước tính phát sinh toàn tỉnh đạt 9.360 m³ nước thải/ngày, 48.080 kg chất thải rắn/ngày và 4.414 kg chất thải nguy hại/ngày.
- Phân loại chính xác mức độ ô nhiễm với 57,1% cơ sở thuộc diện gây ô nhiễm và 28,6% thuộc diện gây ô nhiễm nghiêm trọng theo Thông tư số 04/2012/TT-BTNMT.
- Chỉ ra 90,9% cơ sở đã hoàn thành thủ tục pháp lý nhưng công tác xử lý thực tế còn nhiều hạn chế, đặc biệt là nước thải sinh hoạt vượt chuẩn tới 24 lần.
- Đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược bao gồm hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật, quan trắc tự động liên tục, sản xuất sạch hơn và tăng cường thanh tra môi trường.
Các cơ quan quản lý nhà nước và doanh nghiệp tại tỉnh Bắc Giang cần khẩn trương triển khai lộ trình kiểm soát ô nhiễm giai đoạn 2018-2020 nhằm bảo vệ nguồn nước lưu vực sông Thương và sông Cầu. Các nghiên cứu tiếp theo nên mở rộng quan trắc tự động và tính toán sức chịu tải chi tiết của từng đoạn sông tiếp nhận.