Hệ thống xử lý nước thải tập trung của NSRP được thiết kế bao gồm 2 dây chuyền xử lý song song với công suất xử lý của mỗi dây chuyền là 350 m3/giờ. Tất cả các dòng nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất và sinh hoạt đều được thu gom và xử lý qua các công đoạn như: Xử lý bậc 1 – Cơ học (tách dầu sơ cấp và thứ cấp) và Hóa lý (keo tụ, tuyển nổi), Xử lý bậc 2 – Sinh học, Xử lý bậc 3 – Oxy hóa bằng ozone và Hóa lý (hấp phụ bằng than hoạt tính – keo tụ – lắng). Ngoài ra, HTXLNT còn có cụm xử lý kiềm thải và cụm oxy hóa bằng xúc tác để xử lý khí thải bay hơi từ các cụm xử lý. Nước thải sau khi xử lý được giám sát thông qua hệ thống giám sát tự động liên tục các thông số: Lưu lượng, Nhiệt độ, pH, COD, TSS, Tổng Ni-tơ, Tổng Phốt-pho, Phenol và Tổng dầu mỡ khoáng đã được lắp đặt tại hố xả thải.

Nước thải từ phân xưởng khử khoáng, từ hệ thống FGD và nước biển làm mát cũng được xử lý phù hợp và được giám sát thông qua hệ thống quan trắc tự động liên tục đối với một số thông số đặc trưng trước khi thải ra ngoài môi trường tuân thủ đúng theo các quy định hiện hành.

Ngoài ra, định kỳ NSRP phối hợp với đơn vị có chức năng tiến hành quan trắc chất lượng nước thải sau khi xử lý. Để đảm bảo các chỉ tiêu ô nhiễm đều thấp hơn giới hạn cho phép của QCVN 40: 2011/ BTNMT.

Thực hiện theo yêu cầu của Thông tư 36/2015/TT-BTNMT về việc quản lý chất thải nguy hại, NSRP đã đăng ký Sổ chủ nguồn thải Mã số QLCTNH: 38000296.T với Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thanh Hóa. NSRP có 18 kho lưu trữ chất thải nguy hại tạm tại nhiều vị trí trong khu công nghệ và 01 kho tập trung rộng 700m2 để lưu trữ chất thải trước khi chuyển cho Nhà thầu. NSRP đã ký Hợp đồng với Công ty Cổ phần Môi trường Nghi Sơn – NSEC để thu gom, vận chuyển và xử lý toàn bộ lượng chất thải nguy hại và thông thường phát sinh trong quá trình hoạt động.

NSRP cũng đầu tư xây dựng 01 lò đốt tầng sôi công nghệ hiện đại của Nhật Bản, lần đầu tiên được áp dụng ở Việt Nam để xử lý bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải tập trung và dầu thải từ phân xưởng sản xuất hạt nhựa, Hệ thống xử lý khí thải của lò đốt bao gồm tháp làm lạnh nhanh đề kiểm soát sự hình thành Dioxin, thiết bị lọc bụi tay áo để thu hồi bụi và tháp khử hơi axit bằng kiềm loãng. Khí thải phát sinh được giám sát thông qua hệ thống quan trắc tự động cho các thông số Bụi tổng, SOx, NOx để đảm bảo khí thải trước khi xả vào môi trường luôn đáp ứng tiêu chuẩn xả thải tại QCVN 30:2012/BTNMT

Để giảm thiểu tiếng ồn phát sinh, nhà máy đã bố trí các phân xưởng, thiết bị gây tiếng ồn lớn như nồi hơi, tuabin phát điện… nằm ở trung tâm nhà máy và sử dụng các thiết bị giảm âm để làm giảm tiếng ồn phát sinh. Bên cạnh đó, những người làm việc trong môi trường có tiếng ồn vượt quá 85 dB(A) đều được trang bị các thiết bị bảo vệ cá nhận phù hợp.