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


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

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

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

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

Khu công nghiệp.

11
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đại cƣơng về các kim loại nặng
Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm
3
. Chúng
có thể tồn tại trong khí quyển (dạng hơi), thuỷ quyển (các muối hoà tan), địa quyển
(dạng rắn không tan, khoáng, quặng ) và sinh quyển (trong cơ thể con người, động
thực vật). Cũng như nhiều nguyên tố khác, các kim loại nặng có thể cần thiết cho
sinh vật cây trồng hoặc động vật, hoặc không cần thiết. Những kim loại cần thiết
cho sinh vật nhưng chỉ có nghĩa "cần thiết" ở một hàm lượng nhất định nào đó, nếu
ít hơn hoặc nhiều hơn thì lại gây tác động ngược lại. Những kim loại không cần
thiết, khi vào cơ thể sinh vật ngay cả ở dạng vết (rất ít) cũng có thể gây độc hại. Với
quá trình trao đổi chất, những kim loại này thường được xếp loại độc. Ví dụ như
niken, đối với thực vật thì niken không cần thiết và là chất độc, nhưng đối với động
vật, niken lại rất cần thiết ở hàm lượng 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 trao
đổi chất. Kim loại nặng trong môi trường thường không bị phân huỷ sinh học mà
tích tụ trong sinh vật, tham gia chuyển hoá sinh học tạo thành các hợp chất độc hại
hoặc ít độc hại hơn. Chúng cũng có thể tích tụ trong hệ thống phi sinh học (không
khí, đất nước, trầm tích) và được chuyển hoá nhờ sự biến đổi của các yếu tố vật lý
và hoá học như nhiệt độ, áp suất dòng chảy, oxy, nước Nhiều hoạt động nhân tạo
cũng tham gia vào quá trình biến đổi các kim loại nặng và là nguyên nhân gây ảnh

nhức đầu; nặng thì co giật có thể dẫn đến động kinh, hôn mê và tử vong .
Trong cơ thể, chì tác dụng lên hệ thống enzyme nhất là enzyme vận chuyển
hyđro. Khi bị nhiễm độc, người bệnh có một số rối loạn cơ thể, chủ yếu là rối loạn
bộ phận tạo huyết (tuỷ xương). Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai
biến như đau bụng, đường viền đen Burton ở lợi, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp
vĩnh viễn, liệt, tai biến não; nếu bị nặng có thể dẫn đến tử vong [27].

13
Uỷ ban chuyên viên FAO/WHO về phụ gia thực phẩm (JECFA) đã thiết lập
giá trị tạm thời cho lượng chì đưa vào cơ thể hàng tuần có thể chịu được đối với cơ
thể trẻ sơ sinh và thiếu nhi là 25

g/kg thể trọng (tương đương 3,5

g/kg thể
trọng/ngày) [59].
1.1.2. Cadimi và hậu quả của ô nhiễm của cadimi
a/ Ảnh hưởng của cadimi đến cây trồng
Sự nhiễm độc Cd có thể xảy ra đối với thực vật trên những vùng đất bị ô
nhiễm. Sự tích luỹ của nó trong thực vật là nguyên nhân gây gia tăng rủi ro ngộ độc
thực phẩm và có thể gây ảnh hưởng trầm trọng trong một thời gian dài.
Cd gây độc cho cây trồng, khi Cd thâm nhập vào cây, chúng sẽ tham gia vào
các phản ứng oxy hoá. Biểu hiện của cây bị nhiễm độc Cd là mép lá có màu nâu; lá
bị úa vàng, xoăn; rễ có màu nâu, thân còi. Tuỳ theo mức độ nhiễm độc mà cây có
biểu hiện rõ hay không rõ. Ngoài ra, Cd còn làm thay đổi tính thấm của màng tế bào,
kìm hãm quá trình tổng hợp protêin, ức chế một số enzyme, tác động tới hô hấp và
quang hợp của thực vật,…[27].
b/Ảnh hưởng của Cd đến sức khoẻ con người
Cd được xếp vào hàng những kim loại độc nhất. Cadimi có độc tính rất rõ đối
với động vật thuỷ sinh (tôm, cá), con người và thực vật. Nguyên nhân chủ yếu của

g/kg thể trọng [27].
Ngộ độc Cd qua tích tụ từ nước có thể dẫn đến quái thai ở động vật. Cho bò
và cừu ăn thức ăn có chứa 50 - 5000 mg Cd trong một năm liên tục sẽ gây ra những
dị dạng cho thai của chúng. Nhưng đối với người, bị nhiễm độc Cd không thấy dị
tật bẩm sinh ở trẻ sơ sinh nhưng trọng lượng của chúng thấp và có vài trường hợp xuất
hiện còi xương [45].
1.1.3. Kẽm và hậu quả của ô nhiễm của kẽm
Kẽm thường đi cùng với Cd. Kẽm đóng vai trò là một chất cấu tạo và xúc tác
trong nhiều enzim liên quan đến quá trình đồng hóa năng lượng, trong việc chuyển
đổi các chất. Hiện tượng thiếu kẽm trong con người và động vật biểu hiện có triệu
trứng biếng ăn, kém phát triển tổn thương về da và không phát triển giới tính. Đối
với thực vật, triệu chứng thiếu kẽm là cây phát triển cằn cỗi, không cân đối giữa
thân cây và lá, thường được nhận biết bởi phiến lá nhỏ, có những chấm đỏ tím trên
lá. Hàm lượng kẽm trong thực vật khác nhau thường khác nhau; tùy thuộc vào chức
năng của yếu tố nhiệt độ, đất và còn phụ thuộc vào loại gen. Mức độ xuất hiện kẽm
và sự phân loại của mô hình lá trưởng thành có thể đưa ra như sau:
Thiếu: lượng kẽm nhỏ hơn 10-20mg/kg,
Đủ: Giữa 25-150mg/kg,
Thừa >400mg/kg, sẽ gây độc. [19]. 15
1.2. Tổng quan về ngành luyện thép Việt Nam
1.2.1. Quá trình hình thành
Ngành thép Việt Nam bắt đầu được xây dựng từ đầu những năm 1960. Khu
liên hợp gang thép Thái Nguyên do Trung Quốc giúp ta xây dựng, cho ra mẻ gang
đầu tiên vào năm 1963. Song do chiến tranh và khó khăn nhiều mặt, 15 năm sau,
Khu Liên hợp Gang Thép Thái Nguyên mới có sản phẩm Thép cán. Năm 1975, Nhà
máy luyện cán Thép Gia Sàng do Đức (trước đây) giúp đã đi vào sản xuất. Công
suất thiết kế lúc đó của cả khu lien hợp Gang Thép Thái Nguyên là 100 ngàn
Thép được dùng trong:
- Xây dựng cơ sở hạ tầng, nhà xưởng,
- Sản xuất máy móc, trang thiết bị
- Phục vụ ngành công nghiệp tiêu dùng : sản xuất tivi, tủ lạnh, máy giặt
Quặng + than cốc
Lò cao
Lò thổi
Lò luyện
Billet
Slab
Phế liệu + gang
>1600oC
Lò nấu/luyện
Billet
SL sản xuất
Cán
Thành
phẩm
SL chế biến

17
1.3. Điều kiện tự nhiên

+ Thành phố chịu ảnh hưởng của chế độ thủy văn sông Cầu.
* Đặc trưng sông Cầu
Sông Cầu bắt nguồn từ núi Văn Ôn, huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn, chiều dài
sông 289 km lưu vực 6030 km
2
, phần sông chảy qua địa phận Thái Nguyên là 110
km, diện tích lưu vực xấp xỉ 3489 km
2
. Độ dốc trung bình lớn i = 1,75. Lưu lượng
trung bình mùa lũ Q = 650 m
3
/s, lưu lượng trung bình mùa cạn Q = 6,5 m
3
/s.
Sông Công bắt nguồn từ núi Ba Lad thuộc huyện Định Hóa, chiều dài
khoảng 96km, diện tích lưu vực xấp xỉ 951 km
2
. Độ dốc trung bình 1,03%. Lưu
lượng trung bình mùa lũ Q = 3,32 m
3
/s, lưu lượng trung bình mùa cạn Q = 0,32 m
3
/s.
Thành phố Thái Nguyên nằm giữa 2 sông trên do đó ảnh hưởng rất nhiều đến
chế độ thủy văn của 2 sông, đặc biệt sông Cầu nơi thoát nước chủ yếu của thành

19
phố. Trong đó thành phố Thái Nguyên có 1 số suối nhỏ nối với sông Cầu. Hệ thống
đê bao chưa hoàn chỉnh, mùa mưa nước sông Cầu dâng cao gây lụt lội cho thành
phố.

xảy ra vào tháng 6, 7, 8, 9 trong năm. Lũ lớn trên sông Cầu thường kèm theo mưa
lớn chiếm tới 75-80%.
Hàng năm có khoảng 198 ngày mưa. Thời gian mưa từ tháng 4 đến tháng 10
mỗi năm chiếm khoảng 80 – 85% tổng lượng mưa hàng năm.
Bảng 1.2: Tài liệu quan sát mưa lũ của trạm khí tượng thủy văn Thái Nguyên
Số thứ
tự
Lượng mưa (mm)
Tỷ lệ chiếm (%)
1
1200
4
2
1200 – 1500
5
3
1500 – 1800
13
4
1800 – 2200
50
5
>2200
28 20
Các cấp báo động và tình trạng ngập lụt ở Thái Nguyên:
- Báo động cấp 1: cốt nước 25,00
Mực nước vẫn ở lòng sông, mức độ ngập lụt không đáng kể

theo hướng hiện đại hoá công nghệ truyền thống (luyện thép lò điện siêu cao công
suất, dàn cán tốc độ cao…) để đạt công suất giai đoạn I là 239.000 tấn phôi
thép/năm và 500.000-600.000 tấn thép cán/năm. Qua nhiều thời kỳ phát triển và
thay đổi tên gọi, đến năm 1993 khu công nghiệp Lưu Xá có tên gọi chính thức là
Công ty Gang Thép Thái Nguyên (TISCO). Năm 2003, công ty đầu tư thêm một
nhà máy cán thép là nhà máy Cán thép Thái nguyên.
Do sự mất cân đối rất lớn giữa sản xuất phôi đúc liên tục và sản phẩm thép
cán của công nghiệp gang thép Việt Nam, giữa nhu cầu các chủng loại sản phẩm
thép với năng lực sản xuất. Trước mắt, năng lực sản xuất thép cán của TISCO lớn
hơn năng lực sản xuất phôi. Việc cung cấp phôi đúc của Công ty CP gang thép Thái
Nguyên thiếu hụt rất lớn, phải bù đắp bằng nhập khẩu phôi từ nước ngoài để thoả
mãn nhu cầu cán thép. Đến cuối năm 2004, TISCO thiếu trên 0,50 triệu tấn
phôi/năm; cả nước thiếu trên 2 triệu tấn/năm cân đối cho các nhà máy cán. Để đáp
ứng thoả mãn các nhu cầu phát triển của nền kinh tế quốc dân, Công ty Gang Thép
Thái Nguyên bắt đầu triển khai thực hiện dự án đầu tư 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 thép Thái Nguyên có 07 đơn vị trực thuộc bao gồm: Nhà
máy Cốc Hóa, nhà máy luyện gang, nhà máy 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:

22
a/ Nhà máy Cốc Hóa

Nước sản xuất
m
3
/ngày
3.116,0
4
Nước sinh hoạt
m
3
/ngày
53,5
(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường, biên bản kiểm tra năm 2010) [22]

23
- Các sản phẩm của công ty
Bảng 1.4: Sản phẩm của nhà máy Cốc Hóa
TT
Sản phẩm của công ty
Đơn vị
Số lượng
1
Than cốc
tấn/năm
125.000,0
2
Dầu cốc + Bitum
tấn/năm
620,0
3
Dầu phòng mục

Nước thải sinh hoạt
m
3
/ngày
50,0
3
Khí thải, bụi
m
3
/giờ
7.500,0
4
Chất thải sinh hoạt
tấn/năm
25,8
5
Chất thải sản xuất (xỉ than)
kg/tháng
900,0
6
Chất thải nguy hại
kg/năm
9400,0
(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường, biên bản kiểm tra năm 2010) [22]
- Công trình bảo vệ môi trường
Hệ thống xử lý nước thải
+ Hệ thống bể xử lý khu vực dập cốc gồm 6 bể: Bể thu gom điều hòa, bể tách
dầu mỡ huyền phù, bể Aerotank, bể lắng bậc hai kết hợp keo tụ, bể thu gom sau xử
lý để tuần hoàn và một bể chứa bùn thải.
+ Hệ thống bể để thu gom nước mưa chảy tràn: gồm 04 bể với tổng dung tích

CP và công trình đô thị Thái Nguyên thu gom và vận chuyển xử lý.
+ Chất thải nguy hại được thu gom lưu giữ trong kho, có chứa trong thùng
chuyên dụng, có gắn dấu hiệu cảnh báo trên các thùng và kho chứa.
b/Nhà máy Luyện gang
Nhà máy luyện gang sản xuất các loại gang phục vụ cho sản xuất phôi thép
của công ty CP gang thép Thái Nguyên, nhà máy được thành lập và bắt đầu hoạt
động từ năm 1963, diện tích 48.000m
2
. Hiện nay, nhà máy hoạt động với công suất
200.000 tấn/năm gang các loại và nguyên liệu chính là quặng sắt. Nhà máy cũng là
đơn vị có tên trong danh sách các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Tháng 11 năm 2010, nhà máy luyện gang đã được rút ra khỏi danh sách các cơ sở
gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng theo QĐ số 3147/QĐ-STNMT ngày
26/11/2010 của Sở Tài nguyên và Môi trường về việc chứng nhận Chi nhánh công
ty CP gang thép Thái Nguyên-Nhà máy luyện gang đã hoàn thành việc thực hiện
biện pháp xử lý nước thải công nghiệp theo QĐ số 64/2003/QĐ-TTg ngày
22/4/2003 của thủ tướng chính phủ.

25
- Nguồn nguyên, nhiên liệu và sử dụng nước
Bảng 1.6: Nguồn nguyên, nhiên liệu của nhà máy luyện gang
TT
Nguyên, nhiên liệu
Đơn vị
Số lượng
1
Quặng
tấn/năm
420.000
2

2
Xỉ lò cao
tấn/năm
2.352
(Nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường, biên bản kiểm tra năm 2010) [6]
- Thông tin về chất thải
Bảng 1.8: Thông tin về chất thải của nhà máy luyện gang
TT
Chất thải
Đơn vị
Lƣợng phát sinh
1
Nước thải dập bụi
m
3
/ngày
12.600
2
Nước thải làm mát xỉ
m
3
/ngày
5.600
3
Nước thải sinh hoạt
m
3
/ngày
75
4