Nghiên cứu Ảnh hưởng của nước thải từ các cơ sở sản xuất giấy Ở phong khê tới chất lượng nước sông ngũ huyện khê, thành phố bắc ninh

Nghiên cứu Ảnh hưởng của nước thải từ các cơ sở sản xuất giấy Ở phong khê tới chất lượng nước sông ngũ huyện khê, thành phố bắc ninh

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Tổng quan về nước mặt

Nước mặt là nước tồn tại trên mặt đất liền hoặc hải đảo [27], nước mặt tồn tại dưới dạng nước trong sông, hồ, nước ngọt trong vùng đất ngập nước, băng, tuyết Vai trò của nước mặt cũng như nước nói chung, không thể thiếu trong toàn bộ sự sống và các quá trình xảy ra trên Trái Đất Nước là môi trường cho các phản ứng chuyển dịch nhiều loại vật chất, góp phần tạo thời tiết, điều hòa khí hậu Nước có vai trò quyết định trong các hoạt động kinh tế và đời sống văn hóa tinh thần của loài người [4, 28]

Theo khoản 5 điều 3 Nghị định 38/2015 NĐ- CP, nước mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất Nước mặt tự nhiên có thể được tăng cường thông qua việc cung cấp từ các nguồn nước mặt khác bởi các kênh hoặc đường ống dẫn nước Cũng có thể bổ cấp nhân tạo từ các nguồn khác được liệt kê ở đây, tuy nhiên, số lượng không đáng kể Con người có thể làm cho nguồn nước cạn kiệt (với nghĩa không thể sử dụng) bởi ô nhiễm [24]

Nước mặt là hệ sinh thái chịu ảnh hưởng nặng nề nhất trên Trái đất bởi biến đổi khí hậu, dẫn đến những biến đổi sinh thái tiêu cực như giảm chất lượng nước, suy thoái nguồn nước, lũ lụt, mất mát các loài và thay đổi trong phân bố, cấu trúc của hệ sinh vật dưới nước [56].

Nước mặt là nguồn tài nguyên quý hiếm và dễ bị ô nhiễm, do đó rất có giá trị Các hoạt động xây dựng, đô thị hóa, sản xuất nông nghiệp, khai thác tài nguyên và công nghiệp là những nguyên nhân chính gây ô nhiễm nguồn nước mặt.

Nguồn nước mặt được phân chia thành 3 loại chính, bao gồm:

- Nước bề mặt lâu năm hoặc vĩnh viễn: là nguồn nước tồn tại quanh năm, và được bổ sung bằng nước ngầm khi có ít mưa, ví dụ như nước sông, nước hồ và nước đầm

- Nước mặt phù du hoặc bán vĩnh cửu: chỉ xuất hiện tại thời điểm nhất định trong năm Nước mặt phù du bao gồm các con lạch nhỏ, đầm phá và hố nước

- Nước mặt nhân tạo: do con người tạo ra và được chứa trong các hệ thống hồ, đập, đầm lầy nhân tạo [45]

1.1.1 Hiện trạng nước mặt trên thế giới

Trữ lượng nước hồ hiện nay chưa có số liệu thống kê đầy đủ Ước tính sơ bộ trên toàn thế giới có 2,8 triệu hồ tự nhiên, trong đó 145 hồ có diện tích mặt nước trên

100 km 2 , chiếm 95% tổng khối lượng nước, trong đó có 56% là các hồ nước ngọt Ngoài ra, trên lục địa còn có trên 10.000 hồ nhân tạo có sức chứa 5000 km 3 (1,78 %) nhằm chứa nước phục vụ cho nhu cầu của con người [28]

Nước đầm lầy ước tính 11.470 km 3 với tổng diện tích 2.682 km 2 Trong đó trên phần lãnh thổ Châu Âu là 925 km 2 , châu Phi 341 km 2 , Bắc Mỹ 180 km 2 , Nam

Mỹ 1332 km 2 và châu Úc 4 km 2 [16]

Nước sông luôn vận động và tuần hoàn Tuy thể tích chứa của các sông ước tính khoảng 1.200 km 3 nhưng tổng lượng dòng chảy của sông rất phong phú, lên tới 41.500 km 3 /năm, nghĩa là dòng sông tái hồi Tái hồi trung bình 34,6 lần trong năm Nhờ vậy khả năng khai thác dòng sông cho các mục đích khác nhau tăng lên đáng kể [16]

Tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt ở các khu vực Châu Á, Châu Phi và Châu Mỹ La tinh đang ở mức đáng báo động, gây ảnh hưởng lớn đến đời sống người dân và nền kinh tế (phát biểu 1) Nguyên nhân chủ yếu của vấn đề này là do các chất dinh dưỡng thừa, mầm bệnh, nhựa và hóa chất như thuốc kháng sinh, kim loại nặng hay thuốc trừ sâu (phát biểu 2) Những chất ô nhiễm nêu trên có nhiều tác động tiêu cực đến môi trường Cụ thể: chất dinh dưỡng dư thừa dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa có hại và thiếu oxy ở cả sông và biển ven bờ (phát biểu 3) Mầm bệnh trong các dòng sông gây ra các vấn đề về sức khỏe ở người (phát biểu 4) Ô nhiễm hóa chất gây ra những tác hại trực tiếp (phát biểu 5) Trong nhiều trường hợp, nguồn nước mặt chịu tác động của nhiều chất ô nhiễm cùng lúc (phát biểu 6).

Từ những năm 1990 đến 2010, môi trường nước của hơn 50% các dòng sông ở 3 châu lục bị ô nhiễm vi sinh vật và ô nhiễm hữu cơ, đồng thời, nước bị nhiễm mặn cũng tăng gần 1/3 Khoảng 25% các con sông ở châu Mỹ Latinh, 10 - 25% sông ở châu Phi và 50% các con sông ở châu Á bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm vi sinh vật, phần lớn là do việc xả nước thải, chất thải, rác thải sinh hoạt chưa qua xử lý ra sông Đặc biệt, tại nhiều quốc gia, 90% người dân sử dụng nước mặt bị ô nhiễm để phục vụ nhu cầu sinh hoạt hoặc cho mục đích tưới tiêu và bơi lội, tạo mối đe dọa lớn đến sức khỏe

Một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với sức khỏe con người từ ô nhiễm nguồn nước là các mầm bệnh có trong nước như động vật nguyên sinh, ký sinh trùng, vi khuẩn và vi rút Các mầm bệnh này có nguồn gốc từ chất thải của con người và các nguồn công nghiệp như hóa chất hữu cơ và kim loại nặng Báo cáo của UNEP ước tính rằng hơn 3,4 triệu người tử vong mỗi năm trên ba châu lục do các bệnh liên quan đến vi sinh vật gây bệnh có trong nước, chẳng hạn như bại liệt, tiêu chảy và dịch tả Tình trạng ô nhiễm nguồn nước ảnh hưởng đến khoảng 164 triệu người ở Châu Phi và 134 triệu người ở Châu Á có nguy cơ mắc các bệnh này.

Ngoài ra, nguồn nước mặt ở 3 châu lục hiện đang bị ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng do nước thải, chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp từ các khu công nghiệp, đô thị, nhà máy… với nhiều loại chất hữu cơ phức tạp, độc hại, ảnh hưởng đến các loại thủy sinh Năm 2010, ước tính ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng (nơi nồng độ BOD trong dòng chảy hàng tháng > 8 mg/l) ảnh hưởng đến khoảng một phần mười các con sông ở Mỹ Latinh, lên đến khoảng một phần bảy các con sông ở Châu Phi trải dài, và lên đến khoảng một phần sáu các sông ở Châu Á [62]

Theo một phân tích về dữ liệu chính thức của chính phủ Trung Quốc, phần lớn nước chảy qua các con sông ở các thành phố lớn của Trung Quốc đều bị ô nhiễm Vào năm 2015, vào cuối thời kỳ kế hoạch 5 năm cuối cùng của Trung Quốc, hơn 85% lượng nước mặt ở Thượng Hải được coi là không an toàn để uống, trong khi ở Thiên Tân - thành phố cảng có 15 triệu dân - con số này lên tới 95% Trong khoảng thời gian đó, gần một nửa số tỉnh đại lục của Trung Quốc - 14 trong số 31 tỉnh – không đạt chất lượng nước mặc dù đã có những cải thiện trong năm 2011 và 2012 [65]

Sông Dương Tử của Trung Quốc, dài thứ ba trên thế giới, hiện bị ô nhiễm đến mức gần một nửa số người sống phụ thuộc vào nó không có nước an toàn để uống Dòng sông cung cấp nước cho 400 triệu người nhưng có lẽ lại ô nhiễm nhất thế giới, chiếm 55% lượng vật chất đổ ra các biển và đại dương lân cận Sông Dương Tử có thời điểm vận chuyển tới 1,5 triệu tấn nhựa vào Thái Bình Dương

Hình 1.1: Nhà máy đặt bên bờ sông Dương Tử, Trung Quốc [47]

Tổng quan về nước thải cụm công nghiệp

Theo Báo cáo của Chính phủ về công tác bảo vệ môi trường năm 2020, cả nước có 698 CCN đã đi vào hoạt động với tổng diện tích khoảng 22 nghìn ha, tỷ lệ lấp đầy bình quân 65%, thu hút gần 12 nghìn dự án dầu tư kinh doanh, tạo việc làm cho hàng trăm nghìn người lao động Tuy nhiên số lượng CCN có biện pháp bảo vệ môi trường, công trình xử lý chất thải chỉ chiếm tỷ lệ nhỏ; mới chỉ có 17,2% CCN đang hoạt động có hệ thống xử lý nước thải tập trung, trong đó 39,2% đã lắp đặt hệ thống quan trắc nước thải tự động [3]

Bắc Ninh là tỉnh dẫn đầu khu vực phía Bắc về phát triển khu công nghiệp (KCN), cụm công nghiệp (CCN) Nhờ chính sách hỗ trợ hấp dẫn, Bắc Ninh đã thu hút nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước, đóng góp đáng kể cho nền kinh tế địa phương Tuy nhiên, đi kèm với sự phát triển kinh tế là vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở thành thách thức lớn của tỉnh.

Hai khu CCN Đông Thọ và Tân Chi đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung đạt chuẩn tiếp nhận và xử lý nước thải từ doanh nghiệp thứ cấp CCN Phong Khê I được đấu nối vào hệ thống xử lý nước thải làng nghề giấy Phong Khê.

Sự phát triển thiếu đồng bộ hạ tầng và biện pháp bảo vệ môi trường tại các khu công nghiệp đang gây áp lực kiểm soát nguồn thải (nước thải, khí thải, chất thải rắn), dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường Quan trắc cho thấy ô nhiễm không khí tập trung ở các khu công nghiệp tái chế như Phong Khê, Đại Bái, Châu Khê do sử dụng nguyên liệu phế liệu, công nghệ lạc hậu và không xử lý bụi, khí thải Nước thải tại các khu công nghiệp cũng không được thu gom và xử lý, dẫn đến vượt ngưỡng các chỉ tiêu BOD5, COD, Sunfua, tổng Nitơ, Coliform và Amoni cho phép theo quy chuẩn Việt Nam.

Cụm công nghiệp Phong Khê đi lên từ làng nghề nổi tiếng với hoạt động sản xuất giấy Theo sách “Dư địa chí” của Nguyễn Trãi, biên soạn vào thế kỷ XV thì nghề giấy dó có thể có từ trước đời Trần (thế kỷ XIV) Ông tổ nghề của nghề giấy dó tên là Thái Luân – Nghề cổ nước Việt Hiện nay chưa có khái niệm cụ thể về làng nghề nhưng hiểu đơn giản làng nghề là mô hình sản xuất truyền thống, gắn liền với lịch sử phát triển của dân tộc ta Khái niệm làng nghề ở trên chỉ ra rằng làng nghề gồm 2 từ

“làng” và “nghề” ghép lại “Làng” chỉ một cộng đồng có sự liên kết chặt chẽ bởi những mối liên hệ khăng khít về lãnh thổ, kinh tế, văn hóa và hoạt động chủ yếu là sản xuất nông nghiệp “Nghề” chỉ những hoạt động phi nông nghiệp như: làm gốm, làm giấy, rèn sắt, đúc đồng, điêu khắc gỗ… Ngày nay, làng nghề vẫn được hoạt động và phát triển, nó được coi như là nơi lưu giữ di sản văn hóa vật thể và phi vật thể vô cùng quý giá, phong phú; biểu hiện sinh động bản sắc văn hóa dân tộc, mang đậm dấu ấn nền văn hóa Việt

Phân loại làng nghề theo các nhóm ngành nghề:

+ Chế biến thực phẩm, nông, lâm, thủy sản như: xay xát, làm bún, làm bánh tráng, nấu rượu, nấu đường, sản xuất nước mắm

+ Sản xuất hàng thủ công mỹ nghệ như: gốm sứ mỹ nghệ, sơn mài, thêu ren, chạm khắc gỗ, chạm khắc đá, thổ cẩm, vàng bạc, dệt tơ tằm

+ Sản xuất và sửa chữa cơ khí nhỏ như: hàn, đúc đồng, gang, nhôm

+ Sản xuất vật liệu xây dựng như: gạch, ngói, thủy tinh

+ Sản xuất hàng tiêu dùng thông thường như: dệt chiếu, làm nón, sản xuất giấy, đan rổ rá

+ Nghề trồng cây, kinh doanh sinh vật cảnh [21]

Theo Nghị định 38/2015/NĐ-CP, nước thải là nước đã bị biến đổi về đặc tính, tính chất sau quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt và các hoạt động khác.

Nước thải công nghiệp là nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất, vệ sinh công nghiệp và hoạt động của công nhân Nước thải sản xuất bẩn chứa tạp chất, chất độc hại và vi khuẩn Nước thải sản xuất không bẩn thường sinh ra từ việc làm nguội thiết bị hoặc giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước, được quy ước là nước sạch.

Chất ô nhiễm của nước thải công nghiệp bao gồm: Dầu mỡ và chất rắn lơ lửng: cát, các oxit và hydroxyt kim loại, sợi, mủ cao su Các chất hữu cơ hòa tan hay ở dạng nhũ Ví dụ: thuốc nhuộm, hoạt động bề mặt trong chất giặt, phenol và dẫn xuất, các hợp chất khác có chứa nhóm chức dạng nitrat, nitrit và clorua Các ion kim loại; CN,

Các thành phần hữu cơ có trong nước thải như Cr, S2-; muối axit và bazơ mạnh; hợp chất hữu cơ trao đổi ion và không trao đổi ion (thẩm thấu ngược); đường, phenol và một số chất hữu cơ phân hủy dễ dàng khác [24].

Thành phần nước thải tại các cụm công nghiệp phụ thuộc nguồn gốc nước thải và ngành nghề của các cơ sở sản xuất trong CCN Do vậy, nước thải từ các cụm công nghiệp rất khó để quy chụp theo một khuôn mẫu, đó là một bức tranh ô nhiễm đa dạng Một số ngành sản xuất công nghiệp có thải lượng nước thải lớn cũng như nồng độ các các chất ô nhiễm cao nếu không qua xử lý có thể kể đến như: chế biến lương thực, thực phẩm, dệt nhuộm, sản xuất giấy, khai thác khoáng sản [64]

Nước thải phát sinh từ ngành công nghiệp chế biến thực phẩm với các thông số đặc trưng như BOD, COD, cặn lơ lửng, dầu mỡ, nitơ cao, gồm nước thải từ quá trình rửa, sơ chế nguyên liệu, chế biến sản phẩm, vệ sinh nhà xưởng… là nguồn gây ô nhiễm nước khu vực tiếp nhận Hoạt động chế biến thực phẩm tại các cơ sở nhỏ lẻ như sản xuất nông sản, thủy hải sản, lò giết mổ gia súc, gia cầm… thường gây ô nhiễm hữu cơ và ô nhiễm mùi [2]

Ngành dệt nhuộm sử dụng một lượng nước lớn để sản xuất và đồng thời thải ra một lượng nước thải đáng kể cho môi trường (12-300 m 3 /tấn vải) Nước thải và thành phần ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm được đánh giá là ô nhiễm nhất trong các ngành công nghiệp Các chất ô nhiễm chủ yếu có trong nước thải dệt nhuộm là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, thuốc nhuộm, chất hoạt động bề mặt, các hợp chất halogen hữu cơ (AOX), pH cao Lượng thuốc nhuộm dư sau công đoạn nhuộm có thể lên đến 50% tổng lượng thuốc nhuộm sử dụng ban đầu Đây chính là nguyên nhân làm cho nước thải dệt nhuộm có độ màu cao và nồng độ chất ô nhiễm lớn [26] Trong nước thải nhuộm còn có chứa hàm lượng kim loại nặng rất cao, đây cũng là một nguyên nhân gây ngộ độc cho con người và hệ sinh vật nơi tiếp nhận

Ngành sản xuất giấy cũng là một trong những ngành gây ô nhiễm môi trường nước do nước thải chứa lượng lớn chất thải độc hại và rất khó xử lý Tùy theo công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất 1 tấn giấy thành phẩm dao động từ 80 - 450m 3 , vì vậy lượng nước thải ra từ ngành công nghiệp này cũng rất lớn Nước thải chủ yếu là dịch đen từ công đoạn nấu, tẩy trắng và xeo giấy có hàm lượng chất rắn lơ lửng, BOD, COD cao, đặc biệt trong nước thải nhà máy giấy thường chứa nhiều lignin, chất này khó hòa tan và khó phân hủy, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ [2]

Ngành thuộc da là một trong những tác nhân chính gây ô nhiễm nước và đất do thải ra lượng lớn nước thải giàu crom và natri Riêng tại Ấn Độ, mỗi ngày có 17.000 tấn da sống được chuyển đổi thành da thành phẩm Để sản xuất 1 kg da thành phẩm, ngành thuộc da sẽ thải ra 30-35 lít nước thải chứa hàm lượng cao các chất như crom, natri, canxi, amoni, magie, sunfat, clorua, bicacbonat cùng các chất hữu cơ như chất béo, thuốc nhuộm và axit.

Bảng 1.1: Đặc trưng thành phần nước thải một số ngành công nghiệp [50]

Ngành công nghiệp Đặc điểm chính

Dệt may Độ kiềm cao, độ màu, COD, nhiệt độ, chất rắn lơ lửng cao

Thuộc da Tổng chất rắn cao, độ cứng, muối sunfua, crom, pH, vôi kết tủa và BOD5

Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước về ảnh hưởng của nước thải công nghiệp đến chất lượng nước mặt

Phát triển kinh tế, công nghiệp hóa, đô thị hóa một mặt góp phần nâng cao điều kiện sống cho người dân, tạo đà tiếp tục đẩy mạnh sự tăng trưởng kinh tế, mặt khác cũng tạo những áp lực không nhỏ tác động lên môi trường Trong đó, nước thải KCN, CCN góp phần không nhỏ gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nước mặt Chính vì thế, trong thời gian qua đã có rất nhiều nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của hoạt động công nghiệp đến môi trường nước mặt Một số nghiên cứu trên thế giới đã được thực hiện như:

Nghiên cứu chất lượng nước hai con sông (Sông Ona và Sông Alaro) ở khu công nghiệp Oluyole, Ibadan, Nigeria cho thấy các chất thải công nghiệp có tác động tiêu cực đến chất lượng nước mặt của cả hai con sông, với hàm lượng nitrat, clorua, tổng phốt pho, tổng chất rắn và dầu mỡ ở các khu công nghiệp cao hơn ở thượng nguồn của cả hai con sông [57]

Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải công nghiệp đến chất lượng nước mặt ở Patancheru, Andhra Pradesh, Ấn Độ cho thấy chất lượng nước mặt đây bị ảnh hưởng bởi nước thải công nghiệp với nồng độ BOD5, COD, Na, Ca, Mg, K, Cl và sunphat cao [53]

Việc xả nước thải độc hại đã ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng kênh Kalingarayan ở Ấn Độ diện tích canh tác tại khu vực này đã giảm từ 6000 ha xuống còn 3000 ha do ô nhiễm nguồn nước từ nhiều ngành công nghiệp, bao gồm xưởng thuộc da, dệt và nhuộm tại Erode và Tirupur.

Nước thải công nghiệp chưa qua xử lý ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng nước mặt trên toàn cầu, đe dọa sức khỏe cộng đồng và hoạt động kinh doanh Tại Việt Nam, chất lượng nước mặt là mối quan tâm hàng đầu do ảnh hưởng đến sức khỏe con người Tuy nhiên, nước mặt đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do đô thị hóa, công nghiệp hóa và hoạt động nông nghiệp Các nghiên cứu đã chỉ ra tác động tiêu cực của hoạt động công nghiệp đối với chất lượng nước mặt.

Theo nghiên cứu của Nguyễn Thành Giao và Huỳnh Thị Hồng Nhiên năm

2022, chất lượng nguồn nước mặt ở Nam Bộ bị ô nhiễm hữu cơ (DO thấp và BOD5, COD, TSS cao), chất dinh dưỡng (NH4 +- N cao), kim loại Fe và Pb vượt giới hạn ở một số vị trí Nguyên nhân là do sự phát triển của KCN, CCN chưa đồng bộ với điều kiện hạ tầng kỹ thuật về môi trường khiến chất lượng nguồn nước mặt ở Nam Bộ ngày càng giảm sút do phải tiếp nhận nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và nước thải nông nghiệp [54]

Nghiên cứu về chất lượng nước mặt tại tỉnh An Giang và Bình Dương chỉ ra rằng nước bị ô nhiễm nghiêm trọng Nước thải từ các khu công nghiệp chứa nồng độ cao TSS, COD, BOD, N-NH4+ và coliform, vượt quá ngưỡng cho phép Tình trạng ô nhiễm nguồn nước này đe dọa đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái Các cơ quan chức năng cần thực hiện các biện pháp kiểm soát và xử lý nước thải hiệu quả để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

Riêng các thông số TSS, COD, BOD5 và coliform có hiện tượng ô nhiễm cục bộ, đặc biệt tại các vị trí tiếp nhận nguồn thải công nghiệp từ ngoài KCN như kênh Bình Hòa và kênh D [30]

Tại khu vực sông Ngũ Huyện Khê, theo nghiên cứu của Bùi Thị Thư và Nguyễn Văn Huy năm 2021 cho thấy nước mặt sông Ngũ Huyện Khê có dấu hiệu của sự ô nhiễm các chỉ tiêu như BOD5, COD, Amoni, Nitrit, Photphat do ảnh hưởng bởi hoạt động sản xuất công nghiệp trên địa bàn [7] Nghiên cứu đánh giá áp lực của nước thải từ các cụm công nghiệp đến môi trường nước mặt ở thành phố Bắc Ninh năm 2019 cho thấy nước mặt sông Ngũ Huyện Khê đã bị ảnh hưởng do nước thải từ các CCN, nồng độ DO, TSS, COD, BOD5 tai các điểm lấy mẫu phía sau các nguồn xả thải ra sông đã vượt giá trị giới hạn theo QCCP trong khi nồng độ các chất này tại điểm lấy mẫu phía trước nguồn xả thải đạt quy chuẩn [31]

Nghiên cứu đánh giá tác động của nước thải từ cụm công nghiệp Phong Khê đến chất lượng nước sông Ngũ Huyện Khê năm 2022, so sánh với dữ liệu năm 2019 Áp dụng mô hình DPSIR, nghiên cứu xác định mối quan hệ giữa động lực (tăng dân số, phát triển kinh tế) và áp lực (rác thải, nước thải) dẫn đến suy giảm chất lượng nước mặt Từ đó, nghiên cứu đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước sông Ngũ Huyện Khê.

Tổng quan về khu vực nghiên cứu

Phong Khê là một phường nằm ở phía Tây Nam thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh, cách trung tâm thành phố 4 km về hướng Đông Bắc: Phía Bắc giáp phường Vạn An, xã Đông Phong (huyện Yên Phong); phía Tây giáp xã Vân Tương và xã Phú Lâm (huyện Tiên Du); phía Đông giáp phường Khúc Xuyên và phía Nam giáp phường Võ Cường

Phường Phong Khê được thành lập trên cơ sở 4 làng: Dương Ổ, Đào Xá, Châm Khê và Ngô Khê, với diện tích 5,49 km² Đến năm 2014, phường có dân số 11.185 người, đạt mật độ dân số 2.462 người/km² Trước khi được chuyển thành phường thuộc thành phố Bắc Ninh vào ngày 01/3/2014, Phong Khê là một xã.

Thuộc vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có mùa đông lạnh Nhiệt độ trung bình năm 23,3 o C Lượng mưa trung bình hàng năm dao động trong khoảng 1.400- 1.600mm nhưng phân bố không đều trong năm Khá thuận lợi cho phát triển nông nghiệp, cây trồng đa dạng

Thành phố Bắc Ninh có chế độ thủy văn thuộc hệ thống lưu vực sông Cầu (bắt nguồn từ tỉnh miền núi Bắc Cạn) Sông Ngũ Huyện Khê một nhánh nhỏ từ sông Cầu chảy qua địa bàn phường Phong Khê đến phường Hòa Long dài khoảng 15km; sông

Tà Khê, từ xã Kim Chân - Cầu Ngà dài khoảng 9km Ngoài ra, có các tuyến kênh mương, ao hồ

1.4.3 Điều kiện kinh tế - xã hội

Phường có đường Quốc lộ 18, tỉnh lộ 295B, tỉnh lộ 286 và đường sắt Hà Lạng chạy qua tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển kinh tế - xã hội của phường Hiện nay, trên địa bàn phường Phong Khê, thành phố Bắc Ninh có khoảng 212 cơ sở sản xuất giấy, chủ yếu sản xuất các loại sản phẩm giấy vệ sinh, khăn ăn, giấy Kraft, giấy vàng mã,…với 254 dây chuyền sản xuất giấy, công suất ước đạt 250.000 tấn, đem lại giá trị ước đạt khoảng 1.300 tỷ đồng Tại phường Phong Khê ngoài các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ nằm xen kẽ trong khu dân cư (Khu vực làng nghề 119 cơ sở: Dương Ổ, Đào

Xá, Châm Khê), còn hình thành mới các cụm công nghiệp Phong Khê I và Phong Khê II [14] Cụ thể:

+ Cụm công nghiệp Phong Khê I được hình thành theo Quyết định số 736/QĐ-

CT ngày 15/8/2000 của chủ tịch UBND tỉnh Bắc Ninh về việc phê duyệt dự án quy hoạch chi tiết cụm công nghiệp sản xuất giấy Phong Khê, huyện Yên Phong tỉnh Bắc Ninh CCN Phong Khê I có diện tích 12,78ha, hiện nay cụm có khoảng 60 cơ sở sản xuất Với diện tích vừa và nhỏ (140 m 2 – 300 m 2 ) Tập trung chủ yếu là sản xuất về giấy

+ Cụm công nghiệp Phong Khê II được hình thành theo Quyết định số 447/QĐ- SXD ngày 16 /11/2007 của Sở xây dựng tỉnh Bắc Ninh CCN Phong Khê II có diện tích 312.800 m 2 , hiện nay cụm có khoảng 33 cơ sở sản xuất giấy cao cấp và trung tâm thương mại và đô thị xã Phong Phê Tại Phong Khê II, các cụm sản xuất giấy Kraft khá nhiều với quy mô xưởng sản xuất từ 500- 15000 m 2 Tại đây, các cơ sở sản xuất được điều tra đều chưa có phương án xử lý nước thải hoặc tự xử lý Không chia hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và hệ thống xử lý nước thải sản xuất Thời gian duy trì, tu dưỡng hệ thống xử lý nước thải là 3 tháng/lần [1]

Cụm công nghiệp làng nghề thu hút gần 100 doanh nghiệp đầu tư vào sản xuất, tạo việc làm cho hơn 4.000 lao động Bên cạnh đó, xuất phát từ một xã có làng nghề truyền thống, cùng với sự năng động, sáng tạo của đội ngũ cán bộ và nhân dân địa phương đến nay trên địa bàn phường có gần 200 doanh nghiệp và hơn 700 hộ sản xuất kinh doanh phi nông nghiệp, giải quyết việc làm cho hầu hết số lao động ở địa phương và gần 3.000 lao động ở các địa phương khác Đến nay giá trị sản xuất nội địa hàng năm đạt trên 1.000 tỷ đồng, nộp ngân sách nhà nước trên 50 tỷ đồng, đời sống vật chất và tinh thần ngày càng được nâng cao Được sự quan tâm lãnh đạo, chỉ đạo, tạo điều kiện đầu tư của các cấp, các ngành từ Tỉnh đến thành phố, nền kinh tế phường Phong Khê đã có bước phát triển vững chắc Tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân giai đoạn 2010- 2015 đạt 15% (tăng 4% so với giai đoạn 2005 - 2010); tổng thu ngân sách bình quân giai đoạn 2010-2015 đạt 16 tỷ đồng/năm, tăng 10,5 tỷ đồng so với giai đoạn 2005-2010; chi ngân sách hàng năm đạt 4,8 tỷ đồng, đảm bảo tự cân đối thu, chi

Hoạt động tốt các chương trình y tế quốc gia về phòng chống suy dinh dưỡng cho trẻ em, kế hoạch hóa gia đình, an toàn vệ sinh thực phẩm, phòng chống bệnh xã hội, tỷ lệ tăng dân số giảm xuống còn 1,5% Phường Phong Khê có một nhà máy xử lý nước thải, 100% rác thải sinh hoạt trên địa bàn được thu góp về bãi rác tập trung của tỉnh để xử lý và một nhà máy xử lý nước thải Phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trường, bảo vệ tài nguyên tự nhiên, khuyến khích các hoạt động xã hội, nhằm nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của người dân nơi đây [15]

1.4.4 Các vấn đề môi trường tại phường Phong Khê

Tình trạng ô nhiễm môi trường tại phường Phong Khê đã diễn ra trong nhiều năm, có chiều hướng gia tăng và diễn biến ngày càng phức tạp Chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất (khí thải, nước thải, chất thải rắn) không được xử lý triệt để gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đặc biệt các cơ sở sản xuất xả nước thải không qua xử lý ra các kênh, cống rãnh, ao hồ, đồng ruộng xung quanh sau đó chảy ra công trình thủy lợi sông Ngũ Huyện Khê và chảy vào Sông Cầu gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước của các địa phương lân cận trong và ngoài tỉnh Vấn đề ô nhiễm môi trường tại phường Phong Khê thuộc diện phải xử lý triệt để theo Quyết định số 64/2003/QĐ-TTg ngày 22/4/2003 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt “Kế hoạch xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng”

Chất thải rắn phát sinh trong quá trình sản xuất được đổ ven đê sông Ngũ Huyện Khê, các khu vực đất trống (khối lượng tồn đọng khoảng trên 30.000 tấn); khí thải của hơn 320 lò hơi không được xử lý triệt để gây ô nhiễm không khí; các cơ sở sản xuất xả nước thải (khoảng trên 20.000 m 3 /ngày đêm) không qua xử lý ra các kênh, cống rãnh, ao hồ, đồng ruộng xung quanh sau đó chảy ra sông Ngũ Huyện Khê và chảy vào Sông Cầu gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước của các địa phương lân cận trong và ngoài tỉnh [18]

Một số hiện trạng môi trường tại CCN Phong Khê:

* Môi trường không khí Ô nhiễm môi trường không khí phát sinh chủ yếu từ bụi, khí thải, mùi, tiếng ồn, nhiệt độ cao từ các xưởng sản xuất và các hoạt động vận tải Các cơ sở sản xuất sử dụng hệ thống lò hơi để phục vụ sản xuất, nhiên liệu phục vụ cho lò hơi chủ yếu là than, củi, mùn cưa Số lượng lò hơi đến tháng 4/2021 gần 300 lò, một số cơ sở chưa lắp đặt hệ thống xử lý hoặc có hệ thống xử lý nhưng chưa đảm bảo, vận hành không thường xuyên nên khí thải phát sinh có thông số môi trường vượt quy chuẩn cho phép

Theo kết quả phân tích mẫu khí thải của một số cơ sở sản xuất tại Báo cáo khảo sát năm 2019 của Tổng cục Môi trường:

- Tại khu vực làng nghề kết quả phân tích các mẫu không khí, hàm lượng bụi vượt quy chuẩn cho phép từ 2,05 - 2,14 lần, hàm lượng SO2 vượt quy chuẩn cho phép từ 1,38 - 1,39 lần

- Tại CCN Phong Khê I: Đa số vượt QCVN 19:2009/BTNMT (Quy chuẩn quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ) - cột B trước khi thải ra ngoài môi trường; các thông số vượt chủ yếu là: CO và SO2

- Tại CCN Phong Khê II: Còn tồn tại nhiều cơ sở sản xuất xả khí thải có chứa thông số CO vượt QCVN 19:2009/BTNMT cột B ra ngoài môi trường

Nước thải phát sinh chủ yếu từ sinh hoạt của người dân và nước thải từ các nhà máy sản xuất Nước sử dụng cho các cơ sở sản xuất tại làng nghề Phong Khê đa phần sử dụng nguồn nước từ các giếng khoan, một số cơ sở sản xuất giấy sử dụng nguồn nước máy của Công ty cổ phần nước sạch Bắc Ninh

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nước thải từ các cơ sở sản xuất giấy ở Cụm công nghiệp Phong Khê

- Nước mặt sông Ngũ Huyện Khê nơi tiếp nhận nước thải của các cơ sở sản xuất giấy CCN Phong Khê này

- Khu vực 2 CCN Phong Khê I, Phong Khê 2 và đoạn sông Ngũ Huyện Khê chảy qua 2 CCN này (Hình 4) CCN Phong Khê I có diện tích 12,78 ha, hiện nay cụm có khoảng 73 cơ sở sản xuất CCN Phong Khê II có diện tích 312.800 m 2 , hiện nay cụm có khoảng 59 cơ sở sản xuất giấy cao cấp CCN giấy Phong Khê chủ yếu sản xuất các loại sản phẩm giấy vệ sinh, giấy Kraft, giấy vàng mã và hàng trăm cơ sở sản xuất, kinh doanh, dịch vụ phụ trợ cho ngành giấy Ngành công nghiệp giấy tại Phong Khê cơ bản giải quyết việc làm thu nhập ổn định cho khoảng hơn 4.000 lao động trong và ngoài tỉnh [39]

Hình 2.1: Khu vực nghiên cứu 2.1.2.2 Phạm vi thời gian:

Số liệu thứ cấp về chất lượng nước thải của các cơ sở sản xuất giấy Cụm công nghiệp Phong Khê và chất lượng nước mặt sông Ngũ Huyện Khê được thu thập trong giai đoạn từ tháng 8/2019 đến tháng 6/2020 từ kết quả nghiên cứu của Phạm Thị Thu Hà và cộng sự “Nghiên cứu đánh giá áp lực của nước thải từ các cụm công nghiệp đến môi trường nước mặt ở thành phố Bắc Ninh” năm 2020 [31] để đánh giá và thảo luận về sự thay đổi chất lượng nước thải và nước mặt sau khi một số biện pháp quản lý và công nghệ tại CCN làng nghề giấy Phong Khê đã được áp dụng

Số liệu thứ cấp về chất lượng nước mặt sông Ngũ Huyện Khê được thu thập trong giai đoạn 2020 - 2022 từ kết quả chương trình mạng lưới quan trắc tài nguyên và môi trường tỉnh Bắc Ninh do Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường thực hiện Nguồn số liệu thứ cấp giúp đánh giá chất môi trường nước mặt phường Phong Khê, thành phố Bắc Ninh giai đoạn 2020 – 2022, góp phần xây dựng khung đánh giá hiện trạng môi trường nước sông Ngũ Huyện Khê, phường Phong Khê, thành phố Bắc Ninh theo mô hình DPSIR

Số liệu sơ cấp về chất lượng nước thải của các cơ sở sản xuất giấy Cụm công nghiệp Phong Khê và chất lượng nước sông Ngũ Huyện Khê được đề tài nghiên cứu quan trắc và phân tích trong phòng thí nghiệm từ tháng 02- 04/2022 để so sánh, đánh giá ảnh hưởng của nước thải CCN đến chất lượng nước sông Ngũ Huyện Khê qua các năm.

Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp

Thu thập các tài liệu liên quan tới luận văn thông qua các hình thức: thu thập các bài báo khoa học trong và ngoài nước, các bài khóa luận, luận văn, đề tài/dự án nghiên cứu liên quan

- Thu thâp, chọn lọc, xử lý các tài liệu, số liệu liên quan đến chất lượng môi trường nước sông Ngũ Huyện Khê từ báo cáo hiện trạng môi trường, quan trắc môi trường của Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh

- Thu thập các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, thực trạng môi trường do hoạt động sản xuất và công tác quản lý môi trường tại CCN Phong Khê liên quan đến môi trường nước, môi trường đất, môi trường không khí, thực trạng quản lý, xử lý chất thải ở phường Phong từ UBND phường Phong Khê và các bài báo

2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa

Trong nghiên cứu, tác giả đã quan sát thực tế tại 4 khu phố Dương Ổ, Đào Xá, Ngô Khê, Châm Khê để tìm hiểu nguồn phát sinh ô nhiễm nước mặt của phường, tìm hiểu đặc điểm xử lý rác thải và nước thải của hộ dân, đồng thời đánh giá nhanh chất lượng môi trường sông Ngũ Huyện Khê, kiểm tra và hiệu chỉnh những thông tin đã thu được qua phỏng vấn và từ nguồn tài liệu thứ cấp

Nghiên cứu tiến hành lấy 02 mẫu nước thải của CCN Phong Khê và 05 mẫu nước mặt trên sông Ngũ Huyện Khê theo phương pháp lấy mẫu dưới đây:

- Nước thải: 02 mẫu nước thải của CCN Phong Khê đã được quan trắc vào ngày 29/2/2022 Công tác lấy mẫu để thu thập số liệu được tiến hành theo đúng quy định về bảo quản, vận chuyển, xử lý mẫu theo tiêu chuẩn hiện hành Quá trình lấy mẫu được thực hiện theo TCVN 6663-1:2011 Chất lượng nước - Lấy mẫu: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và Kỹ thuật lấy mẫu Các vị trí lấy mẫu được định vị bằng GPS để quản lý

Sơ đồ và vị trí lấy mẫu nước thải được thể hiện ở hình 2.2 và bảng 2.1

Hình 2.2: Vị trí các điểm quan trắc mẫu nước thải trên ảnh vệ tinh

Bảng 2.1: Vị trí lấy mẫu nước thải nghiên cứu

CCN Mô tả vị trí lấy mẫu Ký hiệu Kinh độ Vĩ độ

Mẫu nước tại cống xả tập trung của CCN vào sông Ngũ Huyện Khê

Cống xả thải tập trung của cụm công nghiệp NT2 106° 1'24.55"E 21°10'21.75"N

Ngày 29/2/2022, 05 mẫu nước mặt trên sông Ngũ Huyện Khê đoạn chảy qua CCN Phong Khê được lấy để quan trắc theo quy định về bảo quản, vận chuyển, xử lý mẫu và quy trình lấy mẫu theo TCVN 6663-1:2011 Các mẫu được thu thập giữa dòng cách mặt nước 30cm và định vị bằng GPS để phục vụ công tác quản lý.

Bảng 2.2: Vị trí lấy mẫu nước mặt nghiên cứu

Cụm CN Mô tả vị trí lấy mẫu Ký hiệu mẫu Kinh độ Vĩ độ

CCN Phong Khê I và II (Phường

Mẫu nước mặt đầu nguồn thải trên sông Ngũ Huyện Khê, không bị chịu tác động bởi nước thải sản xuất giấy Phong Khê, trước vị trí xả thải 50m

Sông Ngũ Huyện Khê cách điểm xả thải của CCN 50m theo hướng dòng chảy

Sông Ngũ Huyện Khê cách điểm xả thải của CCN 100m theo hướng dòng chảy

Sông Ngũ Huyện Khê cách điểm xả thải của CCN 50m theo hướng dòng chảy

Sông Ngũ Huyện Khê cách điểm xả thải của CCN 100m theo hướng dòng chảy

Mẫu nước được bảo quản theo hướng dẫn của TCVN 6663 - 3: 2016 - Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu ngay tại hiện trường

2.2.3 Phương pháp phân tích mẫu

02 mẫu nước thải và 05 mẫu nước mặt được phân tích tại phòng phòng thí nghiệm của Trung tâm Quan trắc Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh với các chỉ tiêu như sau:

- Nước thải: Các chỉ tiêu phân tích bao gồm pH, TSS, COD, BOD5, Amoni (NH4 +), Cl - , S 2- , Tổng N, Tổng P, Fe Các chỉ tiêu được phân tích theo các phương pháp phân tích hiện hành tương ứng như sau: SMEWW 2540D:2017, SMEWW 5220C:2017, SMEWW 5210B:2017, SMEWW 4500 Cl- B:2017, SMEWW 4500B&D: 2017, TCVN 6179-1:1996, TCVN 6202:2008, TCVN 6638:2000, TCVN 6177-1996

- Nước mặt: Các chỉ tiêu phân tích bao gồm pH, BOD5, COD, TDS, độ đục, TSS, NH4 +, NO2 - , PO4 3-, Clorua (Cl - ), Cr (VI), Fe, Pb, Cu, Coliform, dầu mỡ khoáng Các chỉ tiêu được phân tích theo các phương pháp phân tích hiện hành tương ứng như sau: SMEWW 2540D:2017, SMEWW 5220C:2017, SMEWW 5210B:2017, SMEWW 4500-NO2 -.B:2017, TCVN 6202:2008, TCVN 6179-1:1996, TCVN 6177:1996, SMEWW 3125B:2017, SMEWW 3500-Cr.B: 2017, TCVN 6187-2:1996, SMEWW 5520B:2017

2.2.4 Phương pháp điều tra xã hội học Đây là phương pháp điều tra thực tế tại khu vực nghiên cứu, sử dụng phiếu điều tra các hộ gia đình, phỏng vấn trực tiếp người dân, các nhà lãnh đạo của xã, qua đó tiếp nhận, khai thác thông tin cần thiết phục vụ đề tài nghiên cứu

Để thu thập dữ liệu về nhận thức của cộng đồng về môi trường nước mặt, nghiên cứu đã sử dụng mẫu phiếu điều tra tham vấn ý kiến (phụ lục 2) phát hành từ tháng 01 đến 04/2022 Phiếu điều tra bao gồm thông tin cá nhân và các câu hỏi về ô nhiễm môi trường nước mặt, tình trạng rác thải và nước thải, tác động của ô nhiễm, các hoạt động cải thiện môi trường đã triển khai và mong muốn của cộng đồng Từ 60 phiếu phát ra, 50 phiếu hợp lệ từ cộng đồng dân cư phường Phong Khê được xử lý thống kê bằng Excel để đưa ra bảng kết quả và biểu đồ phục vụ việc thảo luận phát hiện nghiên cứu.

Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã tham vấn ý kiến của Chủ tịch phường, cán bộ địa chính, văn hóa truyền thống và bốn tổ trưởng tổ dân phố bốn khu phố (Dương Ổ, Đào Xá, Châm Khê, Ngô Khê) để thu thập thông tin về các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước mặt, thu gom rác thải, xử lý nước thải Đồng thời, tác giả cũng phỏng vấn các lãnh đạo về khó khăn trong quản lý và bảo vệ môi trường, đặc biệt là nguồn nước mặt.

2.2.5 Phương pháp tính chỉ số chất lượng nước WQI

Hiện nay có rất nhiều phương pháp đánh giá chất lượng nước mặt và mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm của nó Trong nghiên cứu này, sử dụng phương pháp tính chỉ số WQI của Tổng cục Môi trường Việt Nam Ở Việt Nam, Tổng cục Môi trường đã nghiên cứu và ban hành một phương pháp tính chỉ số chất lượng nước WQI Phương pháp tính toán này được ban hành trong Quyết định số 1460/QĐ – TCMT ngày 12/11/2019 Quyết định của Tổng cục môi trường về việc ban hành Sổ tay hướng dẫn tính toán chỉ số chất lượng nước

+ Chỉ số chất lượng nước của Việt Nam (viết tắt là VN_WQI) là chỉ số được tính toán từ các thông số quan trắc chất lượng nước mặt ở Việt Nam, dùng để mô tả định lượng về chất lượng nước và khả năng sử dụng của nguồn nước đó, được biểu diễn qua một thang điểm [36]

Số liệu quan trắc sử dụng để tính WQI là số liệu được đo đạc theo đợt đối với quan trắc định kỳ, hoặc giá trị trung bình của thông số trong một khoảng thời gian xác định với quan trắc liên tục

- WQI thông số (viết tắt là WQISI) là chỉ số chất lượng nước tính toán cho mỗi thông số