1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thị Nga ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA NƢỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP LƢU XÁ TỚI HÀM LƢỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2012 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phạm Thị Nga ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA NƢỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP LƢU XÁ TỚI HÀM LƢỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG NƢỚC VÀ TRẦM TÍCH SÔNG CẦU Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Lê Đức Hà Nội - 2012 3 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 3 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 5 DANH MỤC BẢNG 6 DANH MỤC HÌNH 8 ĐẶT VẤN ĐỀ 9 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11 1.1. Đại cương về các kim loại nặng 11 1.1.1. Chì và hậu quả của ô nhiễm của chì 12 1.1.2. Cadimi và hậu quả của ô nhiễm của cadimi 13 1.1.3. Kẽm và hậu quả của ô nhiễm của kẽm 14 1.2. Tổng quan về ngành luyện thép Việt Nam 15 1.2.1. Quá trình hình thành 15 1.2.2. Quá trình phát triển 15 1.3. Điều kiện tự nhiên 17 1.3.1. Vị trí địa lý 17 1.3.2. Khí tượng thủy văn 18 1.3.3. Tình hình mưa lũ 19 1.4. Sơ lược về các đơn vị trong khu công nghiệp Lưu Xá 20 1.4.2 Công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên 35 1.4.3 Công ty CP tập đoàn vật liệu chịu lửa Thái Nguyên 37 1.4.4 Công ty CP cơ khí gang thép 40 1.5. Sơ lược về hệ thống sông Cầu 42 Chƣơng 2 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 45 2.2. Nội dung nghiên cứu 45 2.3. Phương pháp nghiên cứu 47 4 2.3.1. Phương pháp điều tra, thống kê, thu thập tài liệu 47 2.3.2. Phương pháp khảo sát đường đi của chất thải 47 2.3.3. Phương pháp tính toán thải lượng 47 2.3.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm 47 Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50 3.1. Hiện trạng chất lượng môi trường khu vực nghiên cứu 50 3.1.1. Hiện trạng chất lượng nước mặt 50 3.1.2. Hiện trạng chất lượng nước thải 58 3.1.3. Trầm tích sông Cầu 68 3. 2. Ước tính thải lượng ô nhiễm kim loại. 71 3.2.1. Nhà máy luyện gang 71 3.2.2. Nhà máy luyện thép Lưu Xá 75 3.2.3. Công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên 76 3.2.4. Thải lượng ô nhiễm kim loại thải ra suối Cam Giá 76 3.3. Diễn biến chất lượng nước suối Cam Giá 77 3.4. Đề suất các giải pháp bảo vệ môi trường 78 3.4.1. Các giải pháp quản lý 78 3.4.2. Các giải pháp kỹ thuật 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 1. Kết luận 81 2. Kiến nghị 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT 83 TÀI LIỆU TIẾNG ANH 85 5 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT APHA (American Public Health Association): Hiệp hội sức khỏe cộng đồng Mỹ ASEAN: Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á BOD: Nhu cầu ôxi sinh hóa COD: Nhu cầu ôxi hóa học CP: Cổ phần DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane): Thuốc trừ sâu họ clo hữu cơ IQ: Chỉ số thông minh EPA: 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 UEPA: Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ VICASA: Công ty CP thép Biên Hòa VIKIMCO: Công ty CP thép Thủ Đức 6 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Mực nước sông Cầu (m) ứng với tần suất lũ [28] 19 Bảng 1.2: Tài liệu quan sát mưa lũ của trạm khí tượng thủy văn Thái Nguyên 19 Bảng 1.3: Nguồn nguyên, nhiên liệu của nhà máy Cốc Hóa 22 Bảng 1.4: Sản phẩm của nhà máy Cốc Hóa 23 Bảng 1.5: Thông tin về chất thải của nhà máy Cốc Hóa 23 Bảng 1.6: Nguồn nguyên, nhiên liệu của nhà máy luyện gang 25 Bảng 1.7: Sản phẩm của nhà máy luyện gang 25 Bảng 1.8: Thông tin về chất thải của nhà máy luyện gang 25 Bảng 1.9: Nguồn nguyên, nhiên liệu của nhà máy luyện thép Lưu Xá 28 Bảng 1.10: Sản phẩm của nhà máy luyện thép Lưu Xá 28 Bảng 1.11: Thông tin về chất thải của nhà máy luyện thép Lưu Xá 29 Bảng 1.12: Nguồn nguyên, nhiên liệu của nhà máy cán Lưu Xá 31 Bảng 1.13: Sản phẩm của nhà máy cán thép Lưu Xá 31 Bảng 1.14: Thông tin về chất thải của nhà máy cán thép Lưu Xá 32 Bảng 1.15: Nguồn nguyên, nhiên liệu của nhà máy cán thép Thái Nguyên 33 Bảng 1.16: Sản phẩm của nhà máy cán thép Thái Nguyên 34 Bảng 1.17: Thông tin về chất thải của nhà máy cán thép Thái Nguyên 34 Bảng 1.18: Nguồn nguyên, nhiên liệu của công ty CP hợp kim sắt gang thép 36 Bảng 1.19: Thông tin về chất thải của công ty CP hợp kim sắt gang thép 36 Bảng 1.20: Thông tin về chất thải của công ty CP vật liệu chịu lửa 38 Bảng 1.21: Nguồn nguyên, nhiên liệu của công ty CP cơ khí gang thép 41 Bảng 1.22: Nguồn nguyên, nhiên liệu của công ty CP cơ khí gang thép 41 Bảng 2.1: Phương pháp phân tích 49 Bảng 3.1: Hiện trạng chất lượng nước mặt khu vực nghiên cứu 51 Bảng 3.2: Chất lượng nước mặt (trung bình từ năm 2009-2012) 51 Bảng 3.3: Diễn biến chất lượng nước mặt theo mùa (mùa mưa và mùa khô) 52 Bảng 3.4: Diễn biến chất lượng nước suối Cam Giá(trước tiếp nhận nước thải). 54 Bảng 3.5: Diễn biến chất lượng nước suối Cam Giá (sau điểm tiếp nhận nước thải) 55 7 Bảng 3.6: Diến biến chất lượng nước sông Cầu (trước điểm hợp lưu suối Cam Giá) 55 Bảng 3.7: Diễn biến chất lượng nước sông Cầu (sau điểm hợp lưu suối Cam Giá). 56 Bảng 3.8: Chất lượng nước thải của các đơn vị trong khu công nghiệp 58 Bảng 3.9: Chất lượng nước thải sản xuất của nhà máy luyện gang 62 Bảng 3.10: Diễn biến chất lượng nước thải sản xuất của nhà máy luyện gang 63 Bảng 3.11: Diễn biến chất lượng nước thải sản xuất của nhà máy luyện thép Lưu Xá . 65 Bảng 3.12: Diễn biến chất lượng nước thải của Công ty CP hợp kim sắt gang thép 67 Bảng 3.13: Hàm lượng kim loại nặng Pb, Cd và Zn trong trầm tích sông Cầu . 68 Bảng 3.14: Hàm lượng Pb, Cd và Zn trong trầm tích suối Cam Giá, sông Cầu 70 Bảng 3.15: Diễn biến kim loại nặng Pb, Cd và Zn trong trầm tích sông Cầu 70 Bảng 3.16: Định mức phát thải theo sản phẩm 72 Bảng 3.17: Số liệu định mức của nhà máy Luyện Gang 72 Bảng 3.19: Hàm lượng một số kim loại trong chất thải 74 Bảng 3.20: Tổng thải lượng các kim loại của nhà máy luyện gang 74 Bảng 3.21: Số liệu về lượng kim loại đầu vào và đầu ra 74 Bảng 3.22: Thải lượng kim loại Pb, Cd và Zn của nhà máy luyện thép Lưu Xá 76 Bảng 3.23: Thải lượng kim loại Pb, Cd và Zn của công ty CP hợp kim sắt gang thép . 76 Bảng 3.24: Thải lượng kim loại Pb, Cd và Zn ra suối Cam Giá (trước năm 2010) 77 Bảng 3.25: Thải lượng kim loại Pb, Cd và Zn ra suối Cam Giá (kể từ năm 2010) 77 Bảng 3.26: Hàm lượng các kim loại Pb, Cd và Zn trong suối Cam Giá 78 8 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Vị trí của khu vực nghiên cứu 17 Hình 2.1: Phạm vi khu vực nghiên cứu 46 Hình 3.1: Giá trị BOD trong nước mặt vào mùa mưa và mùa khô 53 Hình 3.2: Giá trị Pb trong nước mặt vào mùa mưa và mùa khô 54 Hình 3.3: Diễn biến BOD trong nước mặt theo các năm (so sánh cùng mùa khô) 57 Hình 3.4: Diễn biến Pb, Cd, Zn trong nước mặt suối Cam Giá 57 Hình 3.5: Diễn biến Pb, Cd, Zn trong nước mặt sông Cầu sau điểm 58 Hình 3.6: BOD, COD, TSS trong nước thải (giá trị trung bình 2009 - 2012) 61 Hình 3.7: Giá trị amoni và dầu mỡ trong nước thải (trung bình 2009 đến 2012) 61 Hình 3.8: Kim loại nặng trong nước thải (giá trị trung bình 2009 - 2012) 62 Hình 3.9: Diễn biến Cd, Pb, Zn trong nước thải của nhà máy luyện gang . 64 Hình 3.9: Diễn biến Cd, Pb, Zn trong nước thải của nhà máy luyện gang theo mùa. 64 Hình 3.10: Diễn biến hàm lượng kim loại nặng trong nước thải của nhà máy Luyện thép Lưu Xá (từ năm 2009-2012) 66 Hình 3.11: So sánh hàm lượng kim loại giữa mùa mưa và mùa khô 66 Hình 3.10: Diễn biến hàm lượng kim loại nặng trong nước thải của Công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên (từ năm 2009-2012) 67 Hình 3.11: So sánh hàm lượng kim loại của công ty CP hợp kim sắt gang thép Thái Nguyên giữa mùa mưa và mùa khô (giá trị trung bình mùa mưa và mùa khô từ năm 2009-2012) 68 Hình 3.12: Hàm lượng kim loại Pb, Zn và Cd trên sông Cầu khu vực nghiên cứu 69 Hình 3.13: Diễn biến hàm lượng kim loại nặng trong trâm tích sông Cầu tại sau điểm hợp lưu suối Cam Giá 300m. 71 Hình 3.14: Khảo sát đường đi của chất thải của Lò Cao [24] 71 9 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong một vài thập kỷ gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của đất nước, ngành công nghiệp Việt Nam đã có những tiến bộ không ngừng cả về số lượng các nhà máy cùng chủng loại các sản phẩm và chất lượng cũng ngày càng được cải thiện. Ngành công nghiệp phát triển đã đem lại cho nhân dân những hàng hóa rẻ hơn mà chất lượng không thua kém so với hàng ngoại nhập. Bên cạnh những tác động tích cực do ngành công nghiệp mang lại thì cũng phải kể đến những tác động tiêu cực. Một trong những mặt tiêu cực đó là các loại chất thải do các ngành công nghiệp thải ra ngày càng nhiều làm ảnh hưởng đến môi trường sống và sức khoẻ của người dân. Môi trường sống của người dân đang bị đe dọa bởi các chất thải công nghiệp, trong đó vấn đề bức xúc nhất phải kể đến nguồn nước. Hầu hết các hồ, ao sông, ngòi đi qua các nhà máy công nghiệp ở Việt Nam đều bị ô nhiễm đặc biệt là các con sông lớn, trong đó có sông Cầu. Một trong những nguyên nhân làm ô nhiễm nguồn nước sông, ao hồ là nước thải công nghiệp có chứa kim loại nặng như: thủy ngân, chì, kẽm, đồng, crôm, nikel [13]. Do vậy, vấn đề ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt là ô nhiễm kim loại nặng đã và đang được đặc biệt quan tâm nghiên cứu để đưa ra những giải pháp hữu hiệu nhằm ngăn chặn và xử lý kịp thời sự gia tăng ô nhiễm này. Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường, chất lượng nước tại sông Đồng Nai, sông Cầu, sông Nhuệ và sông Đáy đã bị ô nhiễm. Kết quả khảo sát cho thấy, gần 70% trong số hơn một triệu m 3 nước thải mỗi ngày từ các khu công nghiệp được xả thẳng ra các nguồn tiếp nhận mà không qua xử lý đã gây ô nhiễm môi trường. Trong khi đó, tỷ lệ các khu công nghiệp đi vào hoạt động có trạm xử lý nước thải tập trung chỉ chiếm khoảng 43%. Lưu vực sông Nhuệ, sông Đáy và sông Cầu (đoạn chảy qua thành phố Thái Nguyên) nhiều chỉ tiêu chất lượng không đạt giới hạn B1. Theo các báo cáo đánh giá hiện trạng môi trường từ năm 2005 đến năm 2009; báo cáo kết quả triển khai Đề án sông Cầu; báo cáo xây dựng hệ thống quan trắc 10 của tỉnh Thái Nguyên và số liệu quan trắc hiện trạng môi trường từ năm 2005 đến năm 2010 cho thấy chất lượng nước mặt sông Cầu, đoạn chảy qua địa bàn tỉnh Thái Nguyên đã có những biểu hiện ô nhiễm rõ rệt bởi các kim loại nặng do các nguồn nước thải từ khu công nghiệp Lưu Xá. Đặc biệt, hàm lượng kim loại nặng tích luỹ trong trầm tích sau điểm tiếp nhận nước thải từ khu công nghiệp Lưu Xá cao gấp hàng trăm lần so với trầm tích trước điểm tiếp nhận nước thải [16]. Để theo dõi diễn biến theo thời gian và không gian của các kim loại nặng trong nước và sự tích luỹ trong trầm tích do nước thải của Khu công nghiệp, đồng thời đề xuất các phương án giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ môi trường trong hoạt động sản xuất Khu công nghiệp, Học viên chọn đề tài: “Đánh giá ảnh hưởng của nước thải khu công nghiệp Lưu Xá tới hàm lượng kim loại nặng trong nước và trầm tích sông Cầu”. Nhằm góp phần làm rõ tác động của các kim loại nặng từ nước thải Khu công nghiêp Lưu Xá tới chất lượng nước trầm tích sông Cầu, hỗ trợ cho công tác bảo vệ môi trường tại địa phương. Mục tiêu cụ thể của đề tài là: - Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng và hiện trạng môi trường nước mặt, trầm tích sông Cầu trước và sau điểm tiếp nhận nước thải khu công nghiệp Lưu Xá. - Đánh giá hiện trạng xả thải của khu công nghiệp và tính toán thải lượng của một số kim loại (Pb, Zn, Cd) từ hoạt động sản xuất của các nhà máy trong khu công nghiệp Lưu Xá. - Đánh giá mối liên hệ giữa hàm lượng kim loại trong nước và trầm tích sau điểm tiếp nhận nước thải khu công nghiệp Lưu Xá với tình hình sản xuất của khu công nghiệp trong những năm qua. - Đề xuất các biện pháp quản lý bảo vệ môi trường trong hoạt động sản xuất Khu công nghiệp. [...]... chính là nước thải làm mát lò cao, nước dập bụi và nước làm mát xỉ Trong đó: Nước làm mát lò cao có đặc tính ô nhiễm thấp do quá trình làm mát thực hiện gián tiếp không có sự xâm nhập của nguyên liệu trong quá trình sản xuất; Nước thải 25 dập bụi , đây là nguồn nước thải chứa cao hàm lượng kim loại nặng, bụi khoáng và có pH thấp do hòa tan một số khí có tính axit Lưu lượng thải của loại nước thải này... trường và xử lý chất thải Nước thải sản xuất Chủ yếu là nước từ quá trình làm mát giá cán và làm nguội sản phẩm Có hai khu vực phát sinh nước thải là khu vực cán tinh và khu vực cán thô Nước thải khu vực cán tinh được xử lý và tái sử dụng 100% với hệ thống bể xử lý dung tích 1000m3 và hệ thống thiết bị làm mát Nước thải khu vực cán thô, loại nước thải này chứa lượng lớn dầu mỡ và chất rắn lơ lửng,... trường và xử lý chất thải Xử lý nước thải sản xuât + Chủ yếu là nước làm mát gián tiếp thiết bị lò và máy đúc Nước thải này được xử lý qua các bể lắng rồi thải ra ngoài môi trường Nước thải chỉ là nước làm mát gián tiếp thiết bị không tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu nên nước tương đối sạch, các thành phần trong nước thải rất thấp và đều đạt tiêu chuẩn cho phép Xử lý nước thải sinh hoạt và nước mưa... xả ra ngoài ra công thải chung của công ty CP gang thép Thái Nguyên sau đó thải ra suối Cam Giá Tuy nhiên, nước thải vẫn có màu đục xám và còn chứa nhiều váng dầu Nước thải sinh hoạt và nước mưa chảy tràn + Nước thải sinh hoạt: tương tự như nhà máy luyện thép, nước thải sinh hoạt được thu gom xử lý qua bể phốt và đấu nối với hệ thống thoát nước chung của thành phố khu vực phía Nam 32 + Nước mưa chảy... thấp Với những kim loại cần thiết đối với sinh vật cần lưu ý về hàm lượng của chúng trong sinh vật Nếu ít quá sẽ gây ảnh hưởng tới quá trình trao đổi chất, nếu nhiều quá sẽ gây độc Như vậy sẽ tồn tại một khoảng hàm lượng tối ưu của kim loại, và chỉ có giá trị ở đúng sinh vật hay một cơ quan của sinh vật mà nó có tác dụng, ở giá trị này sẽ có tác động tích cực lên sự phát triển hoặc sản phẩm của quá trình... luyện thép Lưu Xá, nhà máy can thép Lưu Xá, nhà máy cán thép Thái Nguyên, xí nghiệp năng lượng, xí nghiệp đường sắt Trong đó, hoạt động của xí nghiệp năng lượng và xí nghiệp đường sắt không phát sinh nước thải sản xuất Vì vậy, không đi sâu đánh giá hai đơn vị này Tình hình sản xuất của các đơn vị trong Công ty CP gang thép như sau: 21 a/ Nhà máy Cốc Hóa Nhà máy cốc hóa là đơn vị trực thuộc Công ty CP... gas dung tích 18m3/bể để thu gom nước mưa và lặng cặn nước mưa trước khi thải ra cống thải chung của công ty 29 Xử lý khí thải và bụi thải Khí thải phát sinh trong suốt quá trình luyện thép có thành phần chủ yếu là là bụi kim loại nặng được thu gom xử lý bằng hệ thống lọc bụi túi vải (số lượng khoảng 4000 túi) công suất 650.000m3/h Lượng thu gom được khoảng trên 80% lượng phát sinh Theo đơn vị, việc... về chất thải của công ty CP hợp kim sắt gang thép TT 1 2 3 4 5 Đơn vị Nước thải sản xuất Nước thải sinh hoạt Khí thải, bụi Chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn sản xuất Lƣợng phát sinh m3/ngày m3/ngày tấn/năm tấn/năm Chất thải 2.500,0 15,0 không xác định 1,5 9000,0 (Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường, biên bản kiểm tra năm 2010) [18] e/ Các công trình bảo vệ môi trường và xử lý chất thải Nước thải sản... 1.4 Sơ lƣợc về các đơn vị trong khu công nghiệp Lƣu Xá Năm 1959, Thái Nguyên vinh dự được Trung ương Đảng và Chính phủ chọn là địa điểm để xây dựng khu công nghiệp Gang Thép Thái Nguyên - một trong những công trình trọng điểm thực hiện Nghị quyết thứ XIV của BCH Trung ương Đảng khoá II (tháng 1 năm 1958) Được sự giúp đỡ ban đầu của Chính phủ Trung Quốc, khu công nghiệp Lưu Xá được xây dựng phía Nam... giai đoạn II với công nghệ sử dụng Lò cao - Lò thổi - Đúc liên tục Năm 2007, chuyển đổi mô hình công ty CP, một số đơn vị tách ra khỏi Công ty gang thép Hiện tại, trong khu công nghiệp Lưu Xá 04 công ty gồm: Công ty CP gang thép Thái Nguyên, công ty CP cơ khí gang thép, công ty CP hợp kim sắt gang thép và công ty CP vật liệu chịu lửa Thái Nguyên 1.4.1 Công ty CP gang thép Thái Nguyên Công ty CP gang . hoạt động sản xuất Khu công nghiệp, Học viên chọn đề tài: Đánh giá ảnh hưởng của nước thải khu công nghiệp Lưu Xá tới hàm lượng kim loại nặng trong nước và trầm tích sông Cầu . Nhằm góp phần. Đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng và hiện trạng môi trường nước mặt, trầm tích sông Cầu trước và sau điểm tiếp nhận nước thải khu công nghiệp Lưu Xá. - Đánh giá hiện trạng xả thải của khu công. công nghiệp và tính toán thải lượng của một số kim loại (Pb, Zn, Cd) từ hoạt động sản xuất của các nhà máy trong khu công nghiệp Lưu Xá. - Đánh giá mối liên hệ giữa hàm lượng kim loại trong nước