nước sông Cầu - TP. Thái Nguyên
Theo Báo cáo khảo sát hiện trạng và đề xuất phương án xử lý nước thải sản xuất nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ năm 2007, nước thải được xả ra sông cầu với lượng khoảng 300 m3/ngày đêm. Kết quả phân lấy mẫu và phân tích mẫu nước thải tại cống xả của nhà máy do CEMP phối hợp thực hiện trong thời gian khảo sát cho thấy các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng như BOD5, COD và TSS trong nước thải của Công ty đều vượt tiêu chuẩn cho phép. Tuy nhiên nước thải của công ty không chứa các chất độc hại như kim loại nặng, Phenol, Asenic. Tỷ lệ BOD5/COD = 0,78 cao chứng tỏ trong nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học chủ yếu có nguồn gốc từ bột giấy, hàm lượng TSS cao và dễ lắng được.
Phần III
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Môi trường nước khu vực sông Cầu
- Địa điểm thực tập: Phòng thí nghiệm – Khoa Môi trường – Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên
- Phạm vi nghiên cứu: Khu vực sông Cầu tại đoạn nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ xả thải
- Thời gian nghiên cứu: 01/2014 – 4/2014
3.2. Nội dung nghiên cứu
3.2.1. Đặc điểm chung về tỉnh Thái Nguyên
Điều kiện tự nhiên tỉnh Thải Nguyên Đặc điểm kinh tế - xã hội
3.2.2. Hiện trạng môi trường nước sông Cầu đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên – tỉnh Thái Nguyên Nguyên – tỉnh Thái Nguyên
Phân tích theo dõi các chỉ tiêu pH,DO, BOD5, COD, TSS, NO3- trong môi trường nước sông Cầu
3.2.3. Các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước sông Cầu
3.2.4. Đề xuất các giải pháp khắc phục và bảo vệ môi trường nước sông Cầu
- Các giải pháp cụ thể
3.3. Các phương pháp nghiên cứu
3.3.1. Phương pháp thu thập thông tin , kế thừa số liệu, tài liệu
Sử dụng các số liệu thứ cấp, các tài liệu đã có sẵn có liên quan. Với phương pháp này có thể áp dụng nghiên cứu các nội dung sau:
Thu thập các số liệu, tài liệu, văn bản pháp luật, có liên quan tới vấn đề môi trường nước sông.
Thu thập thông tin liên quan tới đề tài qua thực địa, sách báo, internet,…
3.3.2. Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường và bảo quản mẫu
Mẫu được lấy trực tiếp vào buổi sáng vì khi đó sự biến động các chất diễn ra chậm, dụng cụ lấy mẫu là các chai 1500ml được làm sạch, phân tích mẫu để làm cơ sở cho việc đánh giá chính xác ảnh hưởng. Công việc lấy mẫu nước được tiến hành tại các điểm cầu, cửa xảđoạn Nhà máy Giấy Hoàng Văn Thụ. Cụ thể các điểm lấy mẫu như sau:
Bảng 3.1. Các vị trí và thời gian lấy mẫu quan trắc chất lượng nước sông Cầu STT Tọa độ lấy
mẫu
Kí
hiệu Vị trí lấy mẫu
Kí hiệu Thời gian lấy mẫu 1 21° 37' 7.0104" N 105° 48' 23.5074" E VT1 Trước điểm tiếp nhận nước thải Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ 100m về phía thượng lưu. Đợt 1 T1 Ngày 12/03/2014 Đợt 2 T2 Ngày 03/05/2014 2 21° 37' 2.1282" N 105° 48' 29.6886" E VT2 Tại Điểm tiếp nhận nước xả thải nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ Đợt 1 T1 Ngày 12/03/2014 Đợt 2 T2 Ngày 03/05/2014 3 21° 36' 58.9674" N 105° 48' 36.1764" E VT3 Sau điểm tiếp nhận nước thải Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ 50m về phía hạ lưu. Đợt 1 T1 Ngày 12/03/2014 Đợt 2 T2 Ngày 03/05/2014
Hình 3.1. Sơ đồ vị trí khu vực thực hiện đề tài
Các chỉ tiêu quan trắc mang tính đặc thù gây ô nhiễm lưu vực sông Cầu trên đoạn Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụđó là: BOD5, COD,TSS.
Phương pháp lấy và bảo quả mẫu được thực hiên theo TCVN 5996:1995. Đối với từng chỉ tiêu có cách bảo quản khác nhau , Cụ thể:
+ pH được bảo quản lạnh
+ BOD5 được bảo quản bằng dung dịch H2SO4 + COD được bảo quản lạnh
+ NO3- được bảo quản lạnh bằng dung dịch H2SO4 + TSS được bảo quản lạnh
+ DO được bảo quản lạnh
3.3.3. Phương Pháp phân tích số liệu trong phòng thì nghiệm
Sau khi bảo quản ngay tại chỗ lấy mẫu nước, mẫu nước được đem về phòng thí nghiêm của Đại học Nông Lâm Thái Nguyên để tiến hành phân tích.
VT2
VT3 VT1
pH được đo bằng máy đo chất lượng nước đa chỉ tiêu
BOD5 được phân tích bằng phương pháp khuấy và pha loãng
COD được phân tích bằng phương pháp oxi hóa chuẩn độ bằng KMnO4 DO được đo bằng máy đo chất lượng nước đa chỉ tiêu
NO3- được phân tích bằng máy quang phổ tử ngoại khả kiến Uvis 2800 TSS được phân tích bằng cân phân tích địa tử Mettler
3.3.4. Phương pháp thống kê xử lí số liệu
Thu thập và xử lí số liệu trên máy tính bằng phần mềm word, phần mềm excel 2013.
3.3.5. Phương pháp tổng hợp, so sánh
Tổng hợp các số liệu thu thập được, so sánh với quy chuẩn môi trường Việt Nam QCVN 08:2008 BTNMT về chất lượng nước mặt.
Phần IV
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1. Một vài nét khái quát chung về lưu vực sông Cầu
4.1.1. Khái quát chung về sông Cầu
4.1.1.1. Vị trí địa lí lưu vực sông Cầu
Lưu vực sông Cầu là một trong lưu vực sông lớn ở nước ta, có vị trí địa lý đặc biệt, đa dạng và phong phú về tài nguyên cũng như về lịch sử phát triển KT - XH của các tỉnh nằm trên lưu vực.
Lưu vực sông Cầu bao gồm gần như toàn bộ các tỉnh Bắc Kạn, Thái Nguyên và một phần các tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Hải Dương và Hà Nội (Đông Anh – Sóc Sơn), được giới hạn bởi: cánh cung sông Gâm ở phía Tây, cánh cung Ngân Sơn ở phía Đông, phía Bắc và Tây Bắc giới hạn bởi những dãy núi cao hơn 1000m, phía nam giáp với Hải Dương và Hà Nội. Lưu vực sông Cầu nằm trong phạm vi tọa độ địa lí 21°07’ -22°18’ vĩ bắc, 105°28’ -106°08’ kinh đông. Đây là lưu vực quan trọng nhất trong hệ thống sông Thái Bình, có diện tích lưu vực 6030 km2, với chiều dài lưu vực trên 288 km, độ cao bình quân lưu vực 150 m, độ dốc bình quân 16,1%, chiều rộng trung bình: 30,7km, mật độ lưới sông 0,95 km/km2 và hệ số uốn khúc 2,02. [10].
Sông Cầu bắt nguồn từ vùng núi Phia - Đeng cao 1527m ở sườn Đông Nam của dãy Pia-bi-oc, vùng núi cao của tỉnh Bắc Kạn. Dòng chính sông Cầu có hướng chảy Bắc - Nam từ Bắc Kạn về Thái Nguyên, sau đó đổi hướng Tây Bắc - Đông Nam, chảy qua Chợ Đồn, Chợ Mới, Thái Nguyên, Bắc Giang, Bắc Ninh và đổ ra sông Thái Bình tại Phả Lại - Hải Dương. Lưu vực có tổng chiều dài các nhánh sông khoảng 1600km.
4.1.1.2. Địa hình, địa chất
Địa hình lưu vực sông Cầu đa dạng và phức tạp bao gồm cả ba dạng địa hình miền núi, trung du và đồng bằng. Ở phía bắc và tây bắc có những đỉnh núi cao trên 1000m (Hoa Sen 1525m, Phia Đeng 1527m, Pianon 1125m), ở phía đông có những đỉnh núi cao trên 700m (Cóc xe 1131m, Lung Giang 785m), dãy núi Tam Đảo ở phía tây có đỉnh Tam Đảo cao 1592m chạy theo hướng tây bắc – đông nam. Nhìn chung địa hình lưu vực thấp dần theo hướng tây bắc – đông nam và có thể chia ra làm ba vùng: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu. Vùng thượng lưu từ đầu nguồn tới Chợ Mới, cao trung bình 300-400m, có những đỉnh núi cao 1326-1525m. Vùng trung lưu từ Chợ Mới, nơi sông Cầu cắt qua cánh cung Ngân Sơn chảy theo hướng tây bắc- đông nam trên một đoạn khá dài rồi trở lại hướng cũ cho tới Thái Nguyên,. Hạ lưu từ Thác Huống (Thái Nguyên) đến Phả Lại (Hải Dương). [2]
4.1.1.3. Đất đai
Đất trong lưu vực có những nhóm đất chính dưới đây:
Nhóm đất feralit đỏ vàng phát triển trên đá phiến thạch và biến chất. Đây là nhóm đất tốt, thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, nhưng trên một nửa diện tích của nhóm đất này có tầng dày không quá 50cm.
Nhóm đất feralit đỏ vàng phát triển trên đá macma axit, phân bố tập trung ở sườn một số dãy núi nằm ở phía tây và nam lưu vực, độ dày đất vào loại trung bình hoặc mỏng.
Nhóm đất phát triển trên nền đá kiềm (đá vôi, đá basic), loại đất này phát triển trên đá vôi (như ở huyện Bạch Thông), đất tốt thích hợp cho trồng cây nông nghiệp, ngắn ngày, giàu chất dinh dưỡng, độ dày thường sâu, thuận tiện cho trồng cây công nghiệp.
Nhóm đất phát triển trên phù sa cổ, tập trung ở phần hạ lưu, đất có tầng sâu dày nhưng đã bạc màu, tập trung ở các huyện Hiệp Hòa, Việt Yên, Sóc Sơn… canh tác nông nghiệp tốt.
Nhóm đất trồng lúa phân bố ở các huyện Vĩnh Lạc, Tiên Sơn, Quế Võ, Yên Dũng…Thành phần cơ giới đất thịt nhẹ hay trung bình, dinh dưỡng khá. [3]
4.1.1.4. Khí hậu
Lưu vực sông Cầu có đặc điểm cơ bản của khí hậu nhiệt đới gió mùa của khí hậu miền bắc Việt Nam, được coi là đặc tính chủ đạo quy định về cơ bản hướng phát triển của hệ sinh thái lưu vực. Mặt khác mùa đông lạnh, mưa nhiều và tập trung vào mùa hè, nhiệt độ phân hóa mạnh mẽ trong toàn lưu vực. Tuy nhiên ở mặt khác nó lại góp phần tạo ra tính đa dạng của khí hậu và là tiền đề cho sự phát triển một hệ sinh thái phong phú mà những vùng nhiệt đới hay ôn đới điển hình không có được.
Nhiệt độ trung bình năm dao động từ 18 - 23°C, nơi có nhiệt độ thấp là vùng Tam Đảo và Chợ Đồn từ 18 - 20°C, nơi có nhiệt độ cao là vùng hạ du Vĩnh Yên, Bắc Giang, Hiệp Hòa, Tân Yên…từ 23 - 24°C.
Độ ẩm không khí trung bình hàng năm ở các vùng trên lưu vực dao động từ 81- 87%, ở các vùng núi còn nhiều cây rừng, có mưa nhiều thì độ ẩm cao hơn. Nơi có độ ẩm cao nhất là vùng núi Tam Đảo 87% rồi đến vùng Bắc Kạn, Định Hóa, Đình Lập từ 83 – 84%. Vùng có độ ẩm thấp nhất là vùng Vĩnh Yên, Lục Ngạn, Sơn Động, Bắc Giang 81%. ) [14]
4.1.1.5. Đặc điểm thủy văn và nguồn nước
Mạng lưới sông suối trong lưu vực sông Cầu tương đối phát triển. Mật độ lưới sông (Độ dài sông trên một đơn vị diện tích) trong lưu vực biến đổi trong phạm vi 0,7-1,2 km/km2. Hệ số tập trung nước của lưu vực đạt 2,1 (thuộc loại lớn trên miền bắc) các nhánh sông tương đối lớn đề nằm ở phía hưu ngạn lưu vực, như các nhánh sông: sông chợ Chu, sông Đu, sông Công, sông Cà Lồ… Trong toàn lưu vực có 68 sông suối có độ dài từ 15 km trở lên và có 20 sông suối có diện tích lưu vực trên 100 km2 [10].
Bảng 4.1. Một số sông chính thuộc lưu vực sông Cầu
STT Tên sông Độ dài (km) Diện tích lưu vực (km2) Độ cao trung bình Độ dốc (%) 1 Sông Cầu 246 6030 190 15.2 2 Sông Chu 36 437 206 16.2 3 Sông Nghi Tường 46 465 290 12.9 4 Sông Đu 44 361 129 13.3 5 Sông Công 96 957 224 27.3 6 Sông Cà Lồ 98 881 87 4.7 7 Sông Ngũ Huyên Khê 27 145 81 5.2 [9]
Chế độ thuỷ văn của các sông trong lưu vực sông Cầu được chia thành 2 mùa:
+ Mùa lũ bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 9 và chiếm 70-80% tổng lưu lượng dòng chảy trong năm.
+ Mùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 năm sau, chỉ chiếm 20-30% tổng lưu lượng dòng chảy của năm.
Bảng 4.2: Tổng lượng mưa tháng và năm (mm)
Trạm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
Thái
Nguyên 22.2 35.0 62.9 114.1 239.1 354.4 408.5 376.6 266.9 117.3 44.0 23.2 2047
[9]
Bảng 4.3: Lượng bốc hơi trung bình tháng và năm (mm)
Trạm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
Thái
Nguyên 72.2 63.3 61.5 65.3 96.8 93.1 90.2 78.9 84.9 92.4 86.2 83.3 968.1
Lưu lượng dòng chảy trung bình các tháng trong năm chênh lệch nhau tới 10 lần, mực nước cao và thấp nhất chênh nhau khá lớn, có thể tới 5–6 m.
Dòng chảy trên lưu vực sông Cầu khá đồng đều, dao động không đáng kể, năm nhiều nước chỉ lớn hơn năm ít nước khoảng 1,8 đến 2,3 lần. Tổng lượng nước trên lưu vực sông Cầu khoảng 4,5 km3/năm, trong đó đóng góp của sông Công khoảng 0,899 km3/năm và sông Cà Lồ khoảng 0,88 km3/năm.
Đặc trưng dòng chảy năm tại các trạm thủy văn lưu vực sông Cầu
Bảng 4.4: Đặc trưng dòng chảy của sông Cầu Stt Trạm Sông Thời kì hoạt động Trung bình thời kì Hệ số biến sai Quan trắc Nhiều năm m3/s l/s.km2 m3/s l/s.km2 1 Thác Riềng Cầu 1960- 1999 17,3 24,3 17,5 24,6 0,25 2 Thác Bười Cầu 1960- 1996 52,2 23,5 52,0 23,4 0,28 [9]
Chế độ thuỷ văn trên lưu vực sông Cầu phụ thuộc vào chế độ mưa. Do đó, dòng chảy các sông thuộc lưu vực sông Cầu được phân biệt thành 2 mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa cạn. Mùa lũ thường bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 10, lượng dòng chảy trong mùa lũ không vượt quá 75% lượng nước của năm. Lượng dòng chảy chiếm hơn 50% lượng dòng chảy cả năm. Mùa cạn dài 7 đến 8 tháng, chiếm khoảng 18-20% lượng dòng chảy cả năm. Ba tháng cạn nhất là 1,2,3 dòng chảy chỉ chiếm 5,6 -7,8% [10].
4.1.2. Khái quát chung về nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ
4.1.2.1. Vị trí địa lí
Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụđược thành lập vào những năm đầu của thế kỉ, cho đến nay nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ được coi là cái nôi khai sinh của ngành giấy Việt Nam. Nằm tại phường Quán Triều, thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên, nhà máy tiếp giáp với:
- Phía Bắc nhà máy tiếp giáp với phường Tân Long - Phía Nam nhà máy tiếp giáp với phường Quang Vinh. - Phía Tây nhà máy tiếp giáp với quốc lộ 3. [9]
4.1.2.2. Hiện trạng môi trường nước thải
Do công nghệ sản xuất giấy của Nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ là sản xuất giấy bao gói từ nguồn nguyên liệu giấy phế liệu (không có công đoạn nấu bột và tẩy trắng) nên đặc trưng ô nhiễm của nước thải chủ yếu là chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ (thể hiện qua chỉ tiêu BOD5 và COD). Tuy nhiên hiện nay Nhà máy đã không ngừng đẩy mạnh công tác bảo vệ môi trường, đầu tư hệ thống xử lý nước thải sản xuất tập trung nên đã hạn chế được rất nhiều các thành phần ô nhiễm trong nước thải.
Hình 4.2 : Quy trình tách nước, xử lý và tái sử dụng nước
[9]
Bảng kết quả đo và phân tích các thành phần trong nước thải nhà máy cho thấy tất cả các chỉ tiêu phân tích đều nằm trong giới hạn cho phép của Quy chuẩn.
Quá trình nấu
Quá
trình rửa Quá trình xeo giấy
Hệ thống xử lí nước thải từ công đoạn nấu, rửa
Hệ thống xử lí nước thải xeo Nước cấp Tái sử dụng 1000 m3/ngđ Thải ra sông
Bảng 4.5: Kết quả phân tích chất lượng nước thải của nhà máy giấy như sau: Stt Mẫu nước Thông số Mầu pH BOD5 (mg/l) COD (mg/l) SS (mg/l)
1 Nước rửa 1 (bộ phận nấu) Đen kịt 9,97 24.000 50.280 399 2 Nước rửa 2 (bộ phận nấu) Đen 8,95 4.800 15.480 248 3 Nước thải xeo 1 Lờ nhờ 8,89 138 290 233 4 Nước thải xeo 2 Lờ nhờ 9,21 180 350 248 5 Nước thải xeo 3 Lờ nhờ 9,25 319 600 324 6 Nước thải xeo rửa nấu Đen 10,24 102 7 Nước thải tại cửa chính nhà máy Đen 10,10 46 8 Nước thải tại cửa xả ra sông Cầu Hơi đen 9,27 500 1.830 24 9 Tiêu chuẩn thải loại A 6-9 20 50 50 10 Tiêu chuẩn thải loại B 5,5-9 50 100 100 11 Tiêu chuẩn thải loại C 5-9 100 400 200
[9]
Tuy nhiên, với lưu lượng nước thải phát sinh từ nhà máy hàng ngày là khá