Xác lập cơ sở khoa học về tài nguyên và môi trường nước phục vụ định hướng phát triển bền vững một số làng nghề tỉnh Bắc Ninh : Luận án TS. Địa lý: 62 85 15 01

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN PHẠM THỊ TỐ OANH XÁC LẬP CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NƯỚC PHỤC VỤ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG MỘT SỐ LÀNG NGHỀ TỈNH BẮC NINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA Lí Hà Nội, 2009 Đại học quốc gia hà nội tr-ờng đại học khoa học tự nhiên Phạm Thị Tố Oanh Xác lập sở khoa học tài nguyên môi tr-ờng n-ớc phục vụ định h-ớng phát triển bền vững số làng nghề tỉnh Bắc Ninh Chuyên ngành: Sử dụng bảo vệ tài nguyên môi tr-ờng M· sè: 62 85 15 01 LuËn ¸n tiÕn sÜ ®Þa lý Ng-êi h-íng dÉn khoa häc: GS TS Tr-ơng Quang Hải PGS TSKH Nguyễn Xuân Nguyên Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng luận án Danh mục hình luận án Danh mục sơ đồ luận án Mở đầu Tính cấp thiết luận án Mục tiêu nhiệm vụ luận án Phạm vi nghiên cứu Những điểm luận án Những luận điểm bảo vệ ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn CÊu tróc cđa ln ¸n Ch-¬ng C¬ së lý ln vỊ sư dơng hợp lý tài nguyên bảo vệ môi tr-ờng n-ớc khu vực làng nghề tỉnh bắc ninh 1.1 Lịch sử nghiên cứu vấn đề liên quan 1.1.1 Nghiên cứu, sử dụng định mức xả thải tính toán l-ợng thải chi phí môi tr-ờng 1.1.2 Hệ thống thông tin liệu phục vụ định h-ớng phát triển bền vững làng nghề tỉnh Bắc Ninh 1.1.3 ứng dụng toán tối -u 1.2 Cơ sở khoa học thực tiễn phục vụ định h-ớng phát triển bền vững làng nghề 1.2.1 Định mức xả thải chất gây ô nhiễm n-ớc thải 1.2.2 Cơ sở lý thuyết việc xây dựng toán tối -u phục vụ việc sử dụng hợp lý tài nguyên bảo vệ môi tr-ờng n-ớc khu vực làng nghề 1.2.3 Phát triển bền vững làng nghề 1.3 Quan điểm ph-ơng pháp nghiên cứu 1.3.1 Các quan điểm tiếp cận nghiên cứu 1.3.2 Quy trình nghiên cứu 1.3.3 Ph-ơng pháp nghiên cứu Kết luận ch-ơng Ch-ơng Điều kiện tự nhiên, kinh tế xà hội số vấn đề môi tr-ờng khu vực số làng nghề Bắc Ninh 2.1 Điều kiện tự nhiên 2.1.1 Về vị trí địa lý phạm vi ranh giới tỉnh 2.1.2 Về địa hình - địa chất Trang i iii v vi 1 3 4 5 15 18 21 21 23 28 35 35 38 39 41 42 42 42 42 Formatted: French (France) 2.1.3 Đặc điểm thổ nh-ỡng trạng sử dụng đất 2.1.4 Đặc điểm khí hậu 2.1.5 Ti nguyên n-ớc 2.2 Điều kiện kinh tế xà hội 2.3 Hiện trạng sản xuất môi tr-ờng n-ớc khu vực làng nghề Bắc Ninh 2.3.1 Đặc điểm chung làng nghề tỉnh Bắc Ninh 2.3.2 Cơ sở lựa chọn làng nghề nghiên cứu 2.3.3 Hiện trạng môi tr-ờng n-ớc l-u vực sông Ngũ Huyện Khê khu vực làng nghề nghiên cứu 2.3.4 Hiện trạng sản xuất môi tr-ờng khu vực làng nghề nghiên cứu Kết luận ch-ơng II Ch-ơng ứng dụng toán tối -u phục vụ việc sử dụng hợp lý tài nguyên n-ớc định h-ớng phát triển bền vững khu vực làng nghề tỉnh bắc ninh giải pháp 3.1 ứng dụng giải toán 3.1.1 Nguyên lý chung xây dựng toán tối -u gắn với phát triển bền vững 3.1.2 Xây dựng sở liệu cho toán tối -u 3.1.3 Thuật toán giải toán 3.1.4 Mô hình tính toán giá thành đầu t- vận hành xử lý n-ớc thải ph-ơng pháp sinh học 3.2 ứng dụng toán phục vụ định h-ớng phát triển sản xuất gắn với bảo vệ tài nguyên môi tr-ờng n-ớc cho khu vực làng nghề thuộc tỉnh Bắc Ninh 3.2.1 Bài toán tối -u kế hoạch sản xuất 3.2.2 Định h-ớng phát triển sản xuất bảo vệ môi tr-ờng n-ớc 3.3 Đề xuất giải pháp hỗ trợ định h-ớng phát triển bền vững 3.3.1 Các giải pháp mặt sách 3.3.2 Các giải pháp mặt kỹ thuật Kết luận ch-ơng III Kết luận kiến nghị Danh mục công trình khoa học tác giả liên quan đến luận án Tài liệu tham khảo 43 44 47 53 56 56 59 64 69 91 92 92 92 95 99 107 114 114 119 124 124 134 135 136 139 140 Danh mục chữ viết tắt BOD Bé NN&PTNT BTC BTNMT CNCOD CP CT-BNN CTC DBIWW DO §HQG §TM EPA GDP HTX IPPC IPPS JICA KHCN&MT KHKT KPH M MPN/100 ml NAEI N§ OCED OECD Q Q§-TTg RM S2SH SP : Nhu cÇu oxy sinh hãa (biological oxygen demand) : Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn : Bộ Tài : Bộ Tài nguyên Môi tr-ờng : Xianua : Nhu cầu oxy hóa học (chemical oxygen demand) : ChÝnh phđ : ChØ thÞ Bé Nông nghiệp : Trung tâm t- vấn chuyển giao c«ng nghƯ vƯ sinh m«i tr-êng : HƯ thèng dù báo ô nhiễm công nghiệp : Oxy hòa tan (Dissolved oxygen) : Đại học Quốc gia : Đánh giá tác động môi tr-ờng : Hạch toán môi tr-ờng : Tổng thu nhập quốc dân : Hợp tác xà : Ban liên phủ biến đổi khí hậu (Intergovermental Protection of Climate Change) : Hệ thống thông tin kiểm soát « nhiƠm c«ng nghiƯp (Industrial Pollution System) : C¬ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản : Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng : Khoa học kỹ thuật : Không phát : Tác động mạnh : Đơn vị tÝnh cđa chi tiªu vi sinh vËt coliform : KiĨm kê phát thải không khí quốc gia : Nghị định : Tổ chức phát triển hợp tác quốc tế : Trung tâm nghiên cứu phát triển tổ chức hợp tác quốc tế phát triển : L-u l-ợng n-ớc thải : Quyết định Thủ t-ớng : Tác động mạnh : Sunfua : Sinh học : Sản phÈm SS TCCP TCVN TN TN&MT TNHH TS TSS: TTLT TX UBND UNEP VMO VN§ WB WECD WHO ∑N XN P : Chất rắn lơ lửng (suspended solid) : Tiªu chn cho phÐp : Tiªu chn ViƯt Nam : Tổng nitơ (total nitrogen) : Tài nguyên môi tr-ờng : Trách nhiệm hữu hạn : Tổng số : Tổng chất rắn lơ lửng : Thông t- liên tịch : Thị xà : Uỷ ban nhân dân : Ch-ơng trình môi tr-ờng Liên hiệp quốc : Tổ chức khí t-ợng thủy văn giới : Việt nam đồng : Ngân hàng giới : Uỷ ban giới môi tr-ờng phát triển : Tổ chức y tế giíi : Tỉng nit¬ (total nitrogen) : XÝ nghiƯp : Tæng photpho (total phosphorus) Formatted: English (United States) Danh mục bảng luận án Tên nội dung bảng Stt Tran g Bảng 2.1 Sự phân bổ diện tích đất loại 44 45 Bảng 2.2 Nhiệt độ không khí trung bình, số nắng, l-ợng m-a, độ ẩm Bảng 2.3 Những sông chảy qua tỉnh Bắc Ninh Bảng 2.4 Đặc điểm kinh tế xà hội tỉnh l-u vực sông Cầu 49 Bảng 2.5 Phân bố đất tự nhiên, dân c- theo đơn vị hành tỉnh Bắc Ninh 53 Bảng 2.6 Diện tích đất loại phân theo thị xÃ, huyện 54 Bảng 2.7 Dân số khu vực thành thị nông thôn 54 55 Bảng 2.8 Số sở sản xuất công nghiệp phân theo loại hình kinh tế Bảng 2.9 Tổng sản phẩm tỉnh (GDP) phân theo khu vực kinh tế 10 Bảng 2.10 Phân loại làng nghề theo sản phẩm Bắc Ninh 60 11 Bảng 2.11 Phân loại tác động loại làng nghề tới môi tr-ờng Bảng 2.12 Số liệu điều tra sức khỏe ng-ời dân làng nghề tái chế giấy Phong 61 12 13 14 47 56 62 Khê Bảng 2.13 Số liệu điều tra sức khỏe ng-ời dân làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội Bảng 2.14 Số liệu điều tra sức khỏe ng-ời dân làng nghề nấu r-ợu Đại Lâm 63 63 16 Bảng 2.15 Kết phân tích chất l-ợng n-ớc sông Ngũ Huyện Khê (7/2005) Bảng 2.16 Kết phân tích chất l-ợng n-ớc sông Ngũ Huyện Khê (11/2005) 19 Bảng 2.17 Kết quan trắc n-ớc thải làng nghề tháng năm 2006 67 20 Bảng 2.18 Kết quan trắc n-ớc thải làng nghề tháng 11 năm 2006 Bảng 2.19 Kết phân tích chất l-ợng môi tr-ờng n-ớc làng nghề nấu r-ợu 67 15 21 22 23 24 25 65 66 71 Đại Lâm Bảng 2.20 Đặc tr-ng sản xuất hai làng nghề tái sinh giấy Phú Lâm Phong Khê Bảng 2.21 Nhu cầu nguyên, nhiên liệu sử dụng làng nghề Phú Lâm Phong Khê Bảng 2.22 Kết phân tích chất l-ợng môi tr-ờng n-ớc làng nghề tái chế giấy Phú Lâm Bảng 2.23 Kết phân tích chất l-ợng môi tr-ờng n-ớc làng nghề tái chế giấy 74 78 81 82 Phong Khê 26 Bảng 2.24 Nhu cầu sử dụng nguyên liệu làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội 84 27 Bảng 2.25 Các loại sản phẩm làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội 85 28 Bảng 2.26 Nhu cầu sử dụng nhiên liệu làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội 85 Formatted: Indent: First line: 0" Formatted: Indent: First line: 0" Bảng 2.27 Kết phân tích chất l-ợng môi tr-ờng n-ớc làng nghề tái chế sắt 29 87 thép Đa Hội 30 Bảng 2.28 Một số đặc tr-ng trạng sản xuất làng nghề đúc nhôm Văn Môn 88 31 Bảng 2.29 Kết phân tích chất l-ợng môi tr-ờng n-ớc làng nghề đúc nhôm Văn Môn 90 32 Bảng 3.1 Các điều kiện thực tế sở liệu IPPS giới Việt Nam 93 33 34 35 36 Bảng 3.2 Các tiêu hóa lý n-ớc thải làng nghề, n-ớc thải công nghiệp thông số đầu t- trạm xử lý n-ớc thải ph-ơng pháp sinh học (bùn hoạt tính) Bảng 3.3 So sánh giá trị thực tế giá trị tính toán mô hình Bảng 3.4 Thông tin sử dụng nguyên liệu vật t- sản xuất loại hình làng nghề nghiên cứu Bảng 3.5 L-ợng xả thải ô nhiễm theo định mức làng nghề 110 112 116 116 Bảng 3.6 Ma trận định mức sử dụng tài nguyên-vật t- giới hạn sử dụng 37 38 117 làng nghề nghiên cứu Bảng 3.7 Ph-ơng án sản xuất gắn với hệ số tính phí môi tr-ờng 122 Bảng 3.8 Doanh thu l-ợng n-ớc thải thực tế gắn với chi phí bảo vệ môi 39 123 tr-ờng Bảng phụ lục 1a Bảng định mức xả thải CTC nghiên cứu xây dựng Bảng phụ lục 1b Bảng định mức xả thải WHO Bảng phụ lục 1c Bảng định mức xả thải Bộ Tài nguyên Môi tr-ờng nghiên cứu xây dựng Bảng phụ lục 2a N-ớc thải công nghiệp giá trị giới hạn thông số nồng độ chất ô nhiễm (TCVN 5945/2005) Bảng phụ lục 2b Giá trị giới hạn cho phép thông số nồng độ chất ô nhiễm n-ớc mặt (TCVN 5942-1995) Bảng phụ lục 2c Tiêu chuẩn Việt Nam 5944-1995 Danh mục hình luận án St t Tên nội dung hình Hình 1.1 Mối quan hệ tài nguyên, môi tr-ờng phát triển làng nghề Hình 1.2 Giới hạn nghiên cứu luận án gắn với tài nguyên, môi tr-ờng sản phẩm làng nghề Hình 1.3 Sơ đồ quy trình nghiên cứu khu vực làng nghề tỉnh Bắc Ninh Hình 2.1a L-ợng m-a nhiệt độ năm 2003 Hình 2.1b L-ợng m-a nhiệt độ năm 2004 Trang 27 27 38 46 46 Hình 2.1c L-ợng m-a nhiệt độ năm 2005 46 46 Hình 2.1d L-ợng m-a nhiệt độ năm 2006 Hình 2.2 Quy trình sản xuất r-ợu kèm theo dòng thải Hình 2.3 Quy trình sản phẩm giấy dó kèm theo dòng thải 75 10 Hình 2.4 Quy trình sản xuất bìa tông kèm theo dòng thải 76 11 77 12 Hình 2.5 Quy trình sản xuất giấy vệ sinh, giấy ăn, giấy vàng mà Hình 2.6 Quy trình sản xuất làng nghề đúc nhôm Văn Môn dòng thải 13 Hình 3.1 Mô toán tối -u phục vụ định h-ớng phát triển bền vững 94 14 Hình 3.2 Các b-ớc xây dựng sở liệu cho toán 96 69 88 Formatted: English (United States) Danh mục sơ đồ luận án Stt Tên nội dung đồ, sơ đồ Trang Sơ đồ vị trí làng nghề nghiên cứu tỉnh Bắc Ninh Sơ đồ trạng môi tr-ờng năm 2007 khu vực làng nghề nấu r-ợu Đại Lâm, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 71a Sơ đồ trạng môi tr-ờng năm 2007 khu vực làng nghề tái chế giấy Phú Lâm, huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh 81a Sơ đồ trạng môi tr-ờng năm 2007 khu vực làng nghề tái chế giấy Phong Khê, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 82a Sơ đồ trạng môi tr-ờng năm 2007 khu vực làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội, huyện Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh 87a Sơ đồ trạng môi tr-ờng năm 2007 khu vực làng nghề đúc nhôm Văn Môn, huyên Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 90a Sơ đồ ph-ơng án sản xuất gắn với hệ số tính phí môi tr-ờng làng nghề nghiên cứu thuộc tỉnh Bắc Ninh 122a Sơ đồ định h-ớng tổ chức không gian bảo vệ môi tr-ờng khu vực làng nghề nấu r-ợu Đại Lâm, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 126a Sơ đồ định h-ớng tổ chức không gian bảo vệ môi tr-ờng khu vực làng nghề tái chế giấy Phú Lâm, huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh 126b 10 Sơ đồ định h-ớng tổ chức không gian bảo vệ môi tr-ờng khu vực làng nghề tái chế giấy Phong Khê, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 126c 11 Sơ đồ định h-ớng tổ chức không gian bảo vệ môi tr-ờng khu vực làng nghề tái chế sắt thép Đa Hội, huyện Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh 126d 12 Sơ đồ định h-ớng tổ chức không gian bảo vệ môi tr-ờng khu vực làng nghề đúc nhôm Văn Môn, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 126e 4a Formatted: Indent: First line: 0" Formatted: Indent: First line: 0" Formatted: Indent: First line: 0" Formatted: Indent: First line: 0" Formatted: Indent: First line: 0" 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 Sản xuất dấm ăn Sản xuất loại gia vị khác Sản xuất đờng tinh chế Sản xuất đờng ăn (đờng thô) Sản xuất bánh kẹo Sản xuất kẹo tơi Sản xuất bisqui Thực phẩm chiên rán Thực phẩm đông lạnh Đồ uống Sản xuất rợu vang Sản xuất bia Sản xuất rợu etanol Sản xuất cồn CB chè CB caphê Sản xuất đá Sản xuất thuốc Sản xuất xì gà m3 nớcthải m nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i m3 nícth¶i 0,55 0,99 1,81 0,32 0,81 0,99 0,46 1,59 0,64 0,43 0,49 1,27 1,30 1,22 2,65 0,80 0,02 0,33 0,18 0,45 0,81 1,49 0,26 0,66 0,81 0,38 1,30 0,52 0,35 0,40 1,04 1,07 1,00 2,17 0,66 0,02 0,27 0,14 0,38 0,69 1,27 0,22 0,56 0,69 0,32 1,11 0,44 0,30 0,34 0,89 0,91 0,85 1,85 0,56 0,02 0,23 0,12 1,05 1,89 2,86 0,51 1,83 2,25 1,05 3,87 1,21 0,78 0,75 1,95 1,98 1,86 5,05 1,53 0,04 0,63 0,34 0,86 1,55 2,34 0,42 1,50 1,84 0,86 3,17 0,99 0,64 0,61 1,60 1,63 1,52 4,14 1,25 0,03 0,52 0,28 0,86 1,54 2,33 0,42 1,49 1,83 0,85 3,16 0,99 0,64 0,61 1,59 1,62 1,53 4,12 1,25 0,03 0,51 0,28 0,61 1,10 1,67 0,30 1,07 1,31 0,61 2,26 0,71 0,46 0,44 1,13 1,15 1,09 2,94 0,89 0,02 0,37 0,20 Formatted: Font: VnTime, 14 pt Formatted: Position: Horizontal: 4.38", Relative to: Page, Vertical: -0.23", Relative to: Paragraph Formatted: Font: VnTime, 14 pt 187 Phơ lơc Tiªu chn ViƯt Nam vỊ chÊt l-ợng n-ớc Bảng phụ lục 2a N-ớc thải công nghiệp giá trị giới hạn thông số nồng ®é chÊt « nhiƠm (TCVN 5945/2005) STT Tên gọi Ký hiệu/Công thức Đơn vị A B C NH3 (N) mg/l 10 Amoniac (tính theo N) Chất rắn lơ lửng SS mg/l 50 100 200 Chì Pb mg/l 0.1 0.5 Clorua Cl mg/l 500 600 1000 Coliform - MPN/100ml 3000 5000 - Crom (III) Cr (III) mg/l 0.2 Crom (VI) Cr (VI) mg/l 0.05 0.1 0.5 12 Đồng Cu mg/l 0.2 13 Florua F- mg/l 14 Kẽm Zn mg/l 15 Mangan Mn mg/l 0.2 17 Nhu cầu oxy hoá học COD mg/l 50 80 400 18 Nhu cầu oxy sinh hoá BOD5 mg/l 30 50 100 Ni mg/l 0.2 0,5 N - tổng mg/l 15 30 60 pH - 6-9 5.5-9 5-9 P - tổng số mg/l Fe mg/l 10 S2 mg/l 0.2 0.5 28 Thiếc Sn mg/l 0.2 29 Thuỷ ngân Hg mg/l 0.005 0.01 0.01 33 Xianua CN- mg/l 0.05 0.1 0.2 19 Niken 20 Tæng Nitơ 21 pH 24 Phospho tổng số 25 Sắt 26 Sunfua A: Nước mặt dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt B: Nước mặt dùng cho giao thông thuỷ, tưới tiêu, bơi lội, nuôi thuỷ sản, trồng trọt C: Các nơi quy định khác Formatted: Font: VnTime, 14 pt Formatted: Position: Horizontal: 4.38", Relative to: Page, Vertical: -0.23", Relative to: Paragraph Formatted: Font: VnTime, 14 pt 188 B¶ng phơ lơc 2b Giá trị giới hạn cho phép thông số nồng độ chất ô nhiễm n-ớc mỈt (TCVN 5942-1995) Tên gọi STT Ký hiệu/Cơng thức Đơn vị A B NH3 (N) mg/l 0.05 1 Amoniac (tính theo N) Chất rắn lơ lửng SS mg/l 20 80 Chì Pb mg/l 0.05 0.1 Coliform - MPN/100ml 5000 10000 Đồng Cu mg/l 0.1 Hoá chất bảo vệ thực vật - tổng (trừ DDT) - mg/l 0.15 0.15 Kẽm Zn mg/l Mangan Mn mg/l 0.1 0.8 Nhu cầu oxy hoá học COD mg/l