Đánh giá ảnh hưởng của nước thải khu công nghiệp gang thép đến một số yếu tố kim loại nặng trong nước sông cầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM DƯƠNG VĂN LONG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP GANG THÉP ĐẾN MỘT SỐ YẾU TỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SÔNG CẦU Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thế Hùng Thái Nguyên - 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM DƯƠNG VĂN LONG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP GANG THÉP ĐẾN MỘT SỐ YẾU TỐ KIM LOẠI NẶNG TRONG NƯỚC SƠNG CẦU Chun ngành: Khoa học mơi trường Mã số: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thế Hùng Thái Nguyên - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu luận văn hồn tồn trung thực có sử dụng số liệu kế thừa Trung tâm Quan trắc Công nghệ Môi trường Thái Nguyên Kết nêu luận văn chưa công bố cơng trình khác Tác giả Dương Văn Long ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà Trường Đại học Nơng Lâm, Phịng đào tạo, Phịng Quản lý đào tạo sau đại học thầy cô Khoa Môi trường - Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên tận tình dạy bảo, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho suốt thời gian học tập trường Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Thế Hùng, người thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Sở Tài nguyên Môi trường, lãnh đạo Trung tâm Quan trắc Công nghệ môi trường, lãnh đạo Chi cục Bảo vệ môi trường đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho hồn thành tốt luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tới cô, chú, anh chị cán Công ty CP gang thép Thái Nguyên tạo điều kiện, giúp đỡ tơi q trình thực lấy mẫu thu thập thông tin đơn vị để phục vụ cho luận văn Cuối cùng, cho phép tơi gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên, ủng hộ tơi q trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Thái Nguyên, ngày 10 tháng 12 năm 2014 Học viên Dương Văn Long iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài 2.Mục tiêu tổng quát đề tài Mục tiêu cụ thể đề tài Ý nghĩa đề tài Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Đại cương kim loại nặng 1.1.1 Chì hậu nhiễm chì 1.1.2 Cadimi hậu ô nhiễm cadimi 1.1.3 Kẽm hậu ô nhiễm kẽm 1.2 Tổng quan ngành sản xuất thép Việt Nam 1.2.1 Quá trình hình thành 1.2.2 Quá trình phát triển 1.2.3 Tổng quan nước thải ngành sản xuất thép 1.3 Điều kiện tự nhiên 13.1 Vị trí địa lý 1.3.2 Khí tượng thủy văn 1.4 Sơ lược khu công nghiệp Gang Thép 10 1.4.1 Công ty CP gang thép Thái Nguyên 12 1.4.2 Công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên 25 1.4.3 Cơng ty CP tập đồn vật liệu chịu lửa Thái Nguyên 27 1.4.4 Công ty CP khí gang thép 1.4.5 Công ty TNHH Natsteel Vina Thái Nguyên 29 31 1.5 Sơ lược hệ thống sông Cầu 32 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 34 2.2 Nội dung nghiên cứu 34 2.3 Phương pháp nghiên cứu 35 2.3.1 Phương pháp thống kê, thu thập tài liệu 35 iv 2.3.2 Phương pháp tính toán thải lượng 36 2.3.3 Phương pháp lấy mẫu phân tích phịng thí nghiệm 36 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Hiện trạng chất lượng nước thải Khu công nghiệp Gang thép 38 3.1.1 Nhà máy luyện gang 42 3.1.2 Nhà máy luyện thép Lưu Xá 45 3.1.3 Công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên 46 3.2 Ước tính thải lượng ô nhiễm kim loại 48 3.2.1 Nhà máy luyện gang 48 3.2.2 Nhà máy luyện thép Lưu Xá 52 3.2.3 Công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên 52 3.2.4 53Thải lượng ô nhiễm kim loại thải suối Cam Giá sông Cầu 53 3.3 Hiện trạng chất lượng nước mặt suối Cam Giá Sông Cầu 53 3.4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hưởng sản xuất thép tới môi trường nước mặt Sông Cầu 59 3.4.1 Các giải pháp quản lý 59 3.4.2 Các giải pháp kỹ thuật khống chế ô nhiễm nguồn nước 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 KẾT LUẬN 61 2.KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT APHA : (American Public Health Association): Hiệp hội sức khỏe cộng đồng Mỹ ASEAN : (Association of Southeast Asian Nations): Hiệp hội quốc gia Đông Nam Á BOD : (Biochemical oxygen demand): Nhu cầu ơxi sinh hóa COD : (Chemical oxygen demand): Nhu cầu ơxi hóa học CP : Cổ phần DDT : (dichlorodiphenyltrichloroethane): Thuốc trừ sâu họ clo hữu IQ : (Intelligence quotient): Chỉ số thông minh EPA : (Environmental Protection Agency): Cơ quan bảo vệ môi trường (Mỹ) QCVN : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia TCVN : tiêu chuẩn Việt Nam TISCO : Công ty CP gang thép Thái Nguyên TSS : Tổng chất rắn lơ lửng UBND : Ủy ban nhân dân USEPA : (United States Environmental Protection Agency): Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ VICASA : Công ty CP thép Biên Hịa VIKIMCO : Cơng ty CP thép Thủ Đức vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Nguồn nguyên, nhiên liệu nhà máy Cốc Hóa 13 Bảng 1.2: Sản phẩm nhà máy Cốc Hóa 14 Bảng 1.3: Thông tin chất thải nhà máy Cốc Hóa .14 Bảng 1.4: Nguồn nguyên, nhiên liệu nhà máy luyện gang 16 Bảng 1.5: Sản phẩm nhà máy luyện gang 16 Bảng 1.6: Thông tin chất thải nhà máy luyện gang 16 Bảng 1.7: Nguồn nguyên, nhiên liệu nhà máy luyện thép Lưu Xá 19 Bảng 1.8: Sản phẩm nhà máy luyện thép Lưu Xá 19 Bảng 1.9: Thông tin chất thải nhà máy luyện thép Lưu Xá 19 Bảng 1.10: Nguồn nguyên, nhiên liệu nhà máy cán Lưu Xá 21 Bảng 1.11: Sản phẩm nhà máy cán thép Lưu Xá 22 Bảng 1.12: Thông tin chất thải nhà máy cán thép Lưu Xá 22 Bảng 1.13: Nguồn nguyên, nhiên liệu nhà máy cán thép Thái Nguyên 23 Bảng 1.14: Sản phẩm nhà máy cán thép Thái Nguyên 24 Bảng 1.15: Thông tin chất thải nhà máy cán thép Thái Nguyên 24 Bảng 1.16: Nguồn nguyên, nhiên liệu công ty CP hợp kim sắt gang thép .25 Bảng 1.17: Thông tin chất thải công ty CP hợp kim sắt gang thép .26 Bảng 1.18: Thông tin chất thải công ty CP vật liệu chịu lửa .27 Bảng 1.19: Nguồn nguyên, nhiên liệu cơng ty CP khí gang thép 30 Bảng 1.20: Sản phẩm cơng ty CP khí gang thép .30 Bảng 1.21: Nguồn nguyên, nhiên liệu sản xuất công ty 31 Bảng 2.1: Phương pháp phân tích 37 Bảng 3.1: Chất lượng nước thải ba đơn vị khu công nghiệp 40 Bảng 3.2: Diễn biến chất lượng nước thải sản xuất nhà máy luyện gang 42 Bảng 3.3: Chất lượng nước thải sản xuất nhà máy luyện gang 43 Bảng 3.4: Diễn biến chất lượng nước thải sản xuất nhà máy luyện thép Lưu Xá 45 vii Bảng 3.5: Diễn biến chất lượng nước thải sản xuất Cơng ty CP hợp kim sắt gang thép(trung bình năm) 47 Bảng 3.6: Định mức phát thải theo sản phẩm 49 Bảng 3.7: Số liệu định mức nhà máy Luyện Gang 49 Bảng 3.8: Tổng lượng kim loại Pb, Zn Cd đầu vào nhà máy luyện gang 50 Bảng 3.9 : Hàm lượng kim loại chất thải 48 Bảng 3.10: Tổng thải lượng kim loại nhà máy luyện gang 51 Bảng 3.11: Số liệu lượng kim loại đầu vào đầu 51 Bảng 3.12: Thải lượng kim loại Pb, Cd Zn nhà máy luyện thép Lưu Xá 52 Bảng 3.13: Thải lượng kim loại Pb, Cd Zn công ty CP hợp kim sắt gang thép 53 Bảng 3.14: Thải lượng kim loại Pb, Cd Zn suối Cam Giá .53 Bảng 3.15: Chất lượng nước mặt (trung bình từ năm 2011-2013) 54 Bảng 3.16: Hiện trạng chất lượng nước mặt khu vực nghiên cứu 55 Bảng 3.17: Diễn biến chất lượng nước mặt theo mùa (mùa mưa mùa khô) 56 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Phạm vị khu vực nghiên cứu 35 Hình 3.1: BOD 5, COD, TSS trung bình nước thải (năm 2011-2013) 41 Hình 3.2: Giá trị amoni dầu mỡ trung bình nước thải (năm 20112013) 41 Hình 3.3: Kim loại nặng trung bình nước thải (năm 2011-2013) 42 Hình 3.4: Diễn biến Cd, Pb, Zn nước thải nhà máy luyện gang theo thời gian 44 Hình 3.5: Diễn biến Cd, Pb, Zn nước thải nhà máy luyện gang theo mùa 44 Hình 3.6: Diễn biến Cd, Pb, Zn nước thải NM luyện thép Lưu Xá theo thời gian 46 Hình 3.7: Diễn biến Cd, Pb, Zn nước thải NM luyện thép Lưu Xá theo mùa 46 Hình 3.8: Diễn biến Cd, Pb, Zn nước thải Công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên 47 Hình 3.9: Diễn biến Cd, Pb, Zn nước thải Công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên theo mùa 48 Hình 3.10: Khảo sát đường chất thải lò cao [10] 48 Hình 3.11: Diễn biến BOD 5, COD suối Cam Giá (trước sau điểm tiếp nhận nước thải) 57 Hình 3.12: Diễn biến BOD 5, COD Sông Cầu (trước sau điểm hợp lưu với suối Cam Giá) 57 Hình 3.13: Diễn biến Zn, Pb Cd suối Cam Giá sau điểm tiếp nhận nước thải theo mùa 58 Hình 3.14: Diễn biến Zn, Pb, Cd Sông Cầu sau điểm hợp lưu với suối Cam Giá theo mùa 58 51 Như từ số liệu bảng 3.7 bảng 3.9 ta tính tổng thải lượng kim loại bảng 3.10 đây: Bảng 3.10: Tổng thải lượng kim loại nhà máy luyện gang TT Thông số Trong bùn Trong xỉ thải thải Trong Trong nước thải nước thải Tổng thải lượng (tấn/năm) (tấn/năm dập bụi (tấn/năm làm mát xỉ (tấn/năm) (tấn/năm) Pb 101,3 27,20 8,72 0,84 138,06 Zn 117,6 23,30 38,57 3,47 182,94 Cd 3,9 3,11 0,745 0,186 7,94 (Từ số liệu bảng 3.7 bảng 3.9 ta tính kết bảng 3.10) Bảng 3.11: Số liệu lượng kim loại đầu vào đầu TT Thông số Số liệu đầu vào (tấn/năm) (bảng 3.8) Số liệu phát thải theo tính toán (tấn/năm) (bảng 3.10) Chênh lệch đầu vào đầu (tấn/năm) Pb 168,0 138,06 29,94 Zn 189,0 182,94 6,06 Cd 8,4 7,94 0,46 (Từ số liệu bảng 3.8 bảng 3.10 ta tính kết bảng 3.11) Như vậy, theo cân vật liệu, toàn lượng kim loại đầu vào phải toàn lượng kim loại đầu Tuy nhiên, theo tính toán thực tế, lượng kim loại đầu nhỏ lượng kim loại đầu vào Lượng sai lệnh khoảng dao động kim loại loại quặng nhà máy Như vậy, năm tổng phát thải nhà máy luyện gang là: 138,06 Pb, 182,94 Zn 7,94 Cd Trong đó, phát thải trực tiếp suối Cam Giá toàn nước thải làm mát xỉ với thải lượng kim loại là: 0,84 Pb, 3,47 Zn 0,186 Cd (xem Bảng 3.10) 52 3.2.2 Nhà máy luyện thép Lưu Xá Nhà máy luyện thép sử dụng nguyên liệu bao gồm gang thép phế liệu, vậy, hàm lượng kim loại nặng bụi thải lớn, theo kết phân tích bụi thải thuộc loại chất thải nguy hại (kim loại vượt ngưỡng nguy hại) Do thép phế liệu tạp chất nên khơng thể tính tốn lượng kim loại nặng (Pb, Zn Cd) có đầu vào Ở ta tính tốn tương đối lượng phát thải đầu Hiện tại, nhà máy Luyện thép Lưu Xá thu gom xử lý loại chất thải, có bụi thải chất thải nguy hại thu gom sau bán cho Cơng ty TNHH MTV kim loại màu Thái Nguyên làm nguyên liệu sản xuất Như vậy, nhà máy Luyện thép Lưu Xá xả nước thải môi trường Thải lượng kim loại Pb, Cd Zn tính tốn dựa hàm lượng trung bình thơng số nhân với lưu lượng thải Ta có kết sau: Bảng 3.12: Thải lượng kim loại Pb, Cd Zn nhà máy luyện thép Lưu Xá TT Thông số Hàm lượng Lưu lượng (g/m3) thải (m3/năm) (bảng 3.1) (bảng 1.9) Thải lượng (tấn/năm) Cd 0,07 220.825 0,0155 Pb 0,25 220.825 0,055 Zn 1,85 220.825 0,410 (Từ số liệu bảng 1.9 bảng 3.1 ta tính kết bảng 3.12) 3.2.3 Cơng ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên Tương tự nhà máy luyện thép Lưu Xá, công ty CP hợp kim sắt gang thép thải nước thải sản xuất mơi trường, tồn chất thải khác thu gom xử lý theo quy định Thải lượng cơng ty tính tốn dựa hàm lượng kim loại có nước thải nhân với lưu lượng thải 53 Bảng 3.13: Thải lượng kim loại Pb, Cd Zn công ty CP hợp kim sắt gang thép Cd Hàm lượng (g/m3) (bảng 3.1) 0,067 Lưu lượng thải (m3/năm) (bảng 1.17) 9.125.00 Pb 0,170 9.125.00 0,155 Zn 0,361 9.125.00 0,329 TT Thông số Thải lượng (tấn/năm) 0,061 (Từ số liệu bảng 1.17 bảng 3.1 ta tính kết bảng 3.13) 3.2.4 Thải lượng ô nhiễm kim loại thải suối Cam Giá sông Cầu Tổng thải lượng kim loại (Pb, Cd, Zn) mà khu công nghiệp Gang thép thải suối Cam Giá sông Cầu thể Bảng 3.14 đây: Bảng 3.14: Thải lượng kim loại Pb, Cd Zn suối Cam Giá TT Thông số Cd NM luyện gang (tấn/năm) (bảng 3.10) 0,186 NM luyện thép (tấn/năm) (bảng 3.12) 0,0155 Công ty CP HKS gang thép TN (tấn/năm) (bảng 3.13) 0,061 Pb 0,84 0,055 0.155 1,050 Zn 3,47 0,41 0,329 4,21 Tổng Tổng (tấn/năm) 0,263 (Từ số liệu bảng 3.10, bảng 3.12 bảng 3.13 ta tính kết bảng 3.14) Như vậy, theo tính tốn, năm khu công nghiệp Gang Thép thải môi trường lượng kim loại là: 0,263 Cd, 1,05 Pb 4,21 Zn Với thải lượng đặc tính tích lũy kim loại nguy nhiễm môi trường lớn 3.3 Hiện trạng chất lượng nước mặt suối Cam Giá Sông Cầu Nước mặt khu vực nghiên cứu gồm suối Cam Giá sơng Cầu Suối Cam Giá suối tiếp nhận tồn nước thải sinh hoạt khu dân cư phường Cam Giá, nước thải sản xuất công nghiệp khu công nghiệp Gang Thép sau hợp lưu với sơng Cầu Diễn biến chất lượng nước mặt suối Cam Giá sông Cầu theo thống kê từ báo cáo quan trắc trạng môi trường từ năm 2011 đến 2013 bảng đây: 54 Bảng 3.15 : Chất lượng nước mặt (trung bình từ năm 2011-2013) TT 10 11 12 13 14 Tên tiêu Đơn vị pH DO BOD5 COD TSS As Cd Pb Zn CNNH4+ PO43Phenol mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Coliform SCG-1 SCG-2 SC-1 SC-2 7,1 7,4 7,5 7,3 5,4 4,5 6,3 5,7 15,6 18,2 8,1 10,2 29,3 36,6 16,5 21,3 26,5 38,8 14,3 25,4