Hệ thống quan trắc tự động liên tục được triển khai rộng tại khu công nghiệp và nhà máy xử lý lớn, cho phép thu thập dữ liệu COD, TSS, pH và lưu lượng theo thời gian thực, hỗ trợ cơ quan quản lý giám sát tuân thủ với mức độ chính xác cao. Tại các nhà máy xử lý, SCADA trở thành nền tảng điều khiển trung tâm cho tối ưu hóa vận hành, giảm phụ thuộc thao tác thủ công và hạn chế sai lệch do yếu tố con người. Giai đoạn tiếp theo tập trung vào khai thác dữ liệu lịch sử để phát triển mô hình AI dự báo tải lượng, tối ưu sục khí và hóa chất, nâng cao hiệu suất năng lượng. Trên mạng lưới thu gom, công nghệ phân tích âm học và quản lý áp lực thông minh hỗ trợ phát hiện rò rỉ sớm, giảm thất thoát nước và chi phí sửa chữa. Cách tiếp cận dựa trên dữ liệu tạo nền tảng cho quản trị nước thải minh bạch, hiệu quả và bền vững.

 Ảnh minh họa

Dịch vụ nước thải Việt Nam đang chuyển sang số hóa và thông minh để giải quyết cùng lúc môi trường, tài chính và quản trị đô thị. Hệ thống quan trắc tự động rộng rãi tại khu công nghiệp và nhà máy xử lý thu thập COD, TSS, pH và lưu lượng theo thời gian thực, giúp quản lý giám sát tuân thủ chính xác. SCADA trở thành nền tảng điều khiển tại nhà máy, tối ưu vận hành, giảm thao tác thủ công và sai lệch do con người. Giai đoạn tiếp theo sẽ khai thác dữ liệu lịch sử để xây dựng mô hình AI dự báo tải lượng, tối ưu sục khí và hóa chất, nâng cao hiệu suất năng lượng. Trên mạng lưới thu gom, công nghệ âm học và quản lý áp lực thông minh giúp phát hiện rò rỉ sớm, giảm thất thoát nước và chi phí sửa chữa. Cách tiếp cận dựa trên dữ liệu tạo nền tảng cho quản trị nước thải minh bạch, hiệu quả và bền vững.

1. Khung pháp lý kiểm soát ô nhiễm nước thải ở Việt Nam

Việt Nam đang chuyển đổi quản lý nước thải sang mô hình số hóa và quản trị dựa trên dữ liệu. Các giấy phép môi trường được kết hợp thành hệ thống thống nhất, đánh giá tổng thể nguồn thải và năng lực tiếp nhận môi trường, gắn với phân nhóm rủi ro để tăng hiệu quả giám sát và giảm chi phí tuân thủ. Điều này đặc biệt chú trọng tới hệ thống quan trắc tự động nguồn thải lớn (đưa dữ liệu về Sở TNMT theo thời gian thực) nhằm tăng tính minh bạch và tăng cường quản trị kỹ thuật số.

Trong xử lý nước thải, khu vực công nghiệp cho thấy tiến bộ rõ nhờ áp lực tuân thủ cao và đầu tư hệ thống xử lý nước thải tập trung; mô hình tiền xử lý tại nhà máy trước khi xả vào hệ thống tập trung giúp bảo vệ hệ vi sinh và ổn định chất lượng nước thải. Đối với nước thải đô thị, còn nhiều thách thức về hạ tầng: tỉ lệ thu gom và xử lý tập trung chỉ 15–20%, hệ thống thoát nước chung ở Hà Nội và TP.HCM dẫn đến tràn xả khi mưa và xả nước thải chưa xử lý ra sông.

Các dự án lưu vực sông cho thấy cách tiếp cận quản lý theo chuỗi giá trị: từ pha loãng và xử lý nguồn thải ở nguồn đến phục hồi nước sau xử lý; thanh toán dịch vụ môi trường rừng ở thượng nguồn thúc đẩy bảo vệ nguồn nước kết nối các địa phương. Nhiều giải pháp đổi mới đang được thử nghiệm, như hệ thống xử lý nước thải phi tập trung ở Đồng bằng sông Cửu Long với bể sinh học kết hợp thủy sinh, và quản lý bùn thải theo hướng kinh tế tuần hoàn (tái chế thành phân compost hoặc vật liệu xây dựng), nhằm giảm chi phí đầu tư và phát thải thứ cấp.

2. Công nghệ và kỹ thuật xử lý nước thải đô thị ở Việt Nam

Tổng quan kỹ thuật xử lý nước thải đô thị cho thấy các nguyên lý môi trường vẫn phổ quát, nhưng ở Việt Nam lại gặp ràng buộc do cấu trúc hạ tầng và đặc điểm dòng thải đầu vào. Hệ thống thoát nước chung tại đô thị khiến nước mưa và nước thải sinh hoạt hòa lẫn và thấm ngầm phổ biến, làm nước thải đầu vào nhà máy bị pha loãng so với Hoa Kỳ hoặc châu Âu. Điều này ảnh hưởng đến thiết kế công trình, công nghệ sinh học và chiến lược vận hành để duy trì hiệu suất xử lý ổn định dưới biến động lưu lượng và nồng độ.

Xử lý sơ bộ và bậc một đối mặt với thách thức pha loãng và tải chất thô cao. Trong hệ thống thoát nước hở, rác thải nhựa và vật nổi dễ bị cuốn vào nhà máy, đặc biệt mùa mưa. Trạm như Nhiêu Lộc – Thị Nghè phải dùng song chắn rác cơ giới có khả năng chịu tải sốc. Tách cát rất quan trọng do cát mịn từ bụi đường và xây dựng xâm nhập hệ thống. Hầu hết hộ gia đình đô thị có bể tự hoại ~90%, làm nước thải vào bể xử lý sơ cấp có hàm lượng amoni hòa tan cao dù TSS đã giảm, nên một số nhà máy thu hẹp hoặc bỏ qua bể lắng sơ cấp để giữ nguồn carbon cho xử lý sinh học sau đó.

Xử lý bậc hai ở đô thị chủ yếu bằng bùn hoạt tính, được điều chỉnh cho khí hậu nhiệt đới và dòng thải loãng. Ví dụ, Nhà máy Bình Hưng (giai đoạn 1) dùng bùn hoạt tính với sục khí liên tục, nhiệt độ 25–30°C tăng tốc phản ứng và đòi hỏi kiểm soát DO chặt để tránh bùn nở. Nhà máy Yên Sở (Hà Nội) dùng hệ thống SBR liên hoàn, tối ưu đất và linh hoạt vận hành trước biến động mùa mưa. Ở đô thị nhỏ, mương oxy hóa dạng kênh vòng được ưa chuộng vì đơn giản, ít năng lượng và chịu tải biến động tốt.

Xử lý bậc ba đang chuyển từ xả an toàn sang định hướng tái sử dụng nước. Thẩm thấu ngược ít phổ biến do chi phí. Phổ biến là clo hoặc tia cực tím để đáp ứng chuẩn QCVN. Clo hóa rẻ nhưng có nguy cơ formation sản phẩm phụ. UV an toàn sinh thái cao hơn nhưng yêu cầu nước trong. Các dự án mới ở khu đô thị cao cấp và khu công nghiệp nâng cấp ngày càng ưa dùng công nghệ bể sinh học màng MBR, tích hợp màng siêu lọc trực tiếp trong bể sục khí, loại bỏ bể lắng thứ cấp và tiết giảm ~50% diện tích xây dựng. Nước sau xử lý được tái sử dụng cho tưới cây hoặc mục đích kỹ thuật, phù hợp với xu hướng kinh tế tuần hoàn và đổi mới công nghệ.

Tóm lại, thách thức lớn nhất là pha loãng đầu vào và sự đa dạng dòng thải, trong khi giải pháp tập trung vào tối ưu hóa xử lý sinh học thích ứng nhiệt đới, áp dụng công nghệ màng MBR để tiết kiệm diện tích và tăng chất lượng nước đầu ra, và thúc đẩy tái sử dụng nước tại các dự án đô thị hiện đại.

3. Quản lý nước thải công nghiệp ở Việt Nam

Quản lý nước thải công nghiệp ở Việt Nam dựa trên nguyên lý quốc tế nhưng điều chỉnh cho khung pháp lý, không gian sản xuất và tài nguyên đặc thù. Thay vì hệ thống ELGs theo ngành như Mỹ, Việt Nam dùng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN) làm lõi để kiểm soát chất thải, với phân tầng theo rủi ro để tối ưu giám sát và chi phí tuân thủ, đặc biệt với doanh nghiệp vừa và nhỏ. Các ngành nguy cơ cao (thép, giấy, thủy sản) có QCVN chuyên ngành nghiêm ngặt, tương tự ELGs Mỹ. Ví dụ: QCVN 52:2013 (thép), QCVN 12:2015 (giấy/bột giấy), QCVN 11-MT:2015 (thủy sản); hệ thống phân tầng giúp phân bổ nguồn lực và quản trị nguy cơ.

Khai thác khoáng sản tạo thách thức riêng cho quản lý nước thải do địa hình và phân bố tài nguyên. Ở Quảng Ninh, nước thải mỏ có pH thấp và kim loại cao; Vinacomin vận hành nhiều trạm xử lý, áp dụng hòa tân vôi và kết tủa kim loại để tái sử dụng nước mỏ. Tây Nguyên với bùn đỏ từ khai thác bauxite đòi hỏi Zero Liquid Discharge (ZLD), hồ bùn HDPE và quản trị rủi ro môi trường nghiêm ngặt.

Mô hình khu công nghiệp đóng vai trò then chốt cho tiền xử lý nước thải công nghiệp ở Việt Nam: khu công nghiệp tách dòng thải công nghiệp (cột B) khỏi hệ thống đô thị và xử lý tập trung (cột A) trước khi xả ra môi trường. Điểm nối mẫu đặt ngoài ranh giới cơ sở để thanh tra dễ dàng, giảm rủi ro ô nhiễm lan tỏa.

Để ngăn xả trộm ngoài giờ, Việt Nam triển khai hệ thống quan trắc tự động liên tục cho khu công nghiệp trên 1.000 m³/ngày và cơ sở nguy cơ trên 500 m³/ngày. COD, TSS, pH, lưu lượng được đo mỗi 5 phút và truyền dữ liệu đến Sở TN&MT tỉnh; khi vượt ngưỡng, cảnh báo kích hoạt ngay, tăng tính minh bạch và tuân thủ nhờ số hóa.

4. Tiềm năng phát triển ngành công nghiệp xử lý nước thải ở Việt Nam

Ngành nước và xử lý nước thải ở Việt Nam cho thấy sự đối lập giữa khu công nghiệp trung tâm với hạ tầng đô thị còn phát triển chậm. Khu công nghiệp yêu cầu tuân thủ cao và áp dụng công nghệ chất lượng gần chuẩn quốc tế; đô thị gặp thách thức xây dựng hạ tầng xử lý nước thải sinh hoạt, đặt áp lực lớn lên nguồn vốn và kỹ thuật.

Quy mô thị trường đang tăng nhanh. Dự báo đến 2028, thị trường thiết bị và hệ thống xử lý nước vượt 1.37 tỷ USD, CAGR ~16.7%. Riêng nước thải sinh hoạt vẫn thiếu hụt đáng kể (2024: ~15% được thu gom và xử lý đạt chuẩn), do đó cần bổ sung khoảng 1.75 triệu m³/ngày công suất mới. Đòi hỏi vốn dài hạn, kỹ thuật cao và mô hình quản trị dự án phức tạp, nhiều nơi phụ thuộc nguồn vốn ODA.

Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh là trung tâm dự án lớn nhờ mật độ dân cư và áp lực ô nhiễm. Hà Nội có nhà máy Yên Xá (270.000 m³/ngày, công nghệ Nhật Bản, thi công ngầm, giá trị hợp đồng ~12 tỷ JPY). TP.Hồ Chí Minh nâng công suất Nhiêu Lộc-Thị Nghè lên 480.000 m³/ngày và triển khai Thủ Đức với công suất dự kiến 1.1 triệu m³/ngày, dùng công nghệ MBBR để tối ưu diện tích xây dựng. Các đối tác quốc tế như Hitachi, Veolia, POSCO E&C đóng vai trò tư vấn, thiết kế và thi công.

Nước thải công nghiệp đã tiến bộ hơn: 92% khu công nghiệp có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn (2023). Thị trường chuyển từ tuân thủ tối thiểu sang tối ưu vận hành và tái sử dụng nước, gia tăng liên doanh nước ngoài-nội địa (ví dụ Suez-Sonadezi ở Châu Đức, 2024–2025). Nhu cầu công nghệ tái sử dụng nước và Zero Liquid Discharge (ZLD) tăng mạnh do yêu cầu bền vững từ Samsung, Intel, Nike, đòi hỏi giảm dấu chân nước theo chuẩn toàn cầu.

5. Ứng dụng công nghệ trong quản lý nước thải ở Việt Nam

Ứng dụng AI trong ngành nước Việt Nam đang chuyển từ vận hành tự động dựa trên SCADA sang vận hành thông minh nhờ phân tích dự báo. Đổi thay này phản ánh quản trị hạ tầng hiện đại hơn, đặc biệt giữa khu công nghiệp tập trung và đô thị đang phát triển nhanh, đồng thời đối mặt áp lực tài chính ngày càng lớn với doanh nghiệp cấp nước.

Thị trường xử lý nước dự kiến tăng mạnh đến 2028, vượt 1.37 tỷ USD và CAGR khoảng 16.7%. Tuy nhiên nước thải sinh hoạt vẫn còn khiêm tốn, 2024 mới chỉ ~15% được thu gom và xử lý đạt chuẩn, tạo nhu cầu mở thêm khoảng 1.75 triệu m³/ngày công suất mới. Tổ chức tài chính dài hạn và vốn ODA sẽ đóng vai trò quan trọng để hiện thực hóa các dự án.

Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh là trọng tâm với các dự án lớn nhờ mật độ dân cư cao. Hà Nội có nhà máy Yên Xá (270.000 m³/ngày), áp dụng công nghệ Nhật Bản và thi công ngầm để giữ giao thông; giá trị hợp đồng khoảng 12 tỷ JPY. TP.HCM nâng công suất Nhiều Lộc–Thị Nghè lên 480.000 m³/ngày và Thủ Đức lên 1.1 triệu m³/ngày bằng công nghệ MBBR, với sự tham gia của Hitachi, Veolia, POSCO E&C.

Nước thải công nghiệp tiến bộ nhanh hơn: 92% khu công nghiệp đã có hệ thống xử lý đạt chuẩn (2023). Xu hướng hợp tác quốc tế nội địa gia tăng, ví dụ liên doanh Suez-Sonadezi tại Châu Đức (2024–2025). Nhu cầu tái sử dụng nước và ZLD tăng mạnh do yêu cầu bền vững từ các tập đoàn toàn cầu như Samsung, Intel và Nike.

AI đang đóng vai trò nền tảng ở cả ba cấp: (1) tối ưu hóa vận hành nhà máy và tiết kiệm hóa chất tại nguồn nước; (2) quản lý mạng lưới phân phối để giảm thất thoát nước bằng tối ưu hóa áp lực và phát hiện rò rỉ sớm; (3) giám sát môi trường nguồn nước và hệ sinh thái biển bằng dữ liệu vệ tinh và học máy với chi phí thấp.

Điểm khác biệt Mỹ-Việt: Mỹ AI tập trung cải thiện biên hiệu suất nhỏ, còn Việt Nam hướng tới tái cấu trúc toàn diện hệ thống vận hành và quản trị tài sản hạ tầng nước, phù hợp với áp lực tài chính và mục tiêu phát triển bền vững của nền kinh tế đang phát triển.