Top 10 công nghệ xử lý nước thải phổ biến tại Việt Nam hiện nay

Hiện nay tại Việt Nam, các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp đang ngày càng được tối ưu theo hướng hiệu quả – tiết kiệm – thân thiện môi trường, nhằm đáp ứng các quy định nghiêm ngặt về xả thải và nhu cầu tái sử dụng nước ngày một tăng cao. Một số công nghệ phổ biến đang được ứng dụng rộng rãi có thể kể đến như: 

• Công nghệ AAO
• Công nghệ MBBR
• Công nghệ MBR
• Công nghệ lọc sinh học và các công nghệ màng lọc tiên tiến.
• Công nghệ SBR
• Công nghệ xử lý nước thải UASB
• Công nghệ xử lý nước thải AOP

Trong đó, AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic) là công nghệ truyền thống được sử dụng nhiều cho khu dân cư, chung cư, nhà máy với ưu điểm chi phí đầu tư hợp lý và dễ vận hành. MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) là công nghệ cải tiến hiện đại hơn khi sử dụng carrier vi sinh chuyển động, giúp tăng mật độ xử lý trong bể, phù hợp với công trình có diện tích hạn chế nhưng yêu cầu hiệu suất ổn định. Nổi bật hơn nữa là MBR (Membrane Bioreactor) – kết hợp sinh học và màng siêu lọc, cho chất lượng nước đầu ra cao, có thể tái sử dụng cho tưới cây, rửa đường, thậm chí cấp nước sinh hoạt sau xử lý tinh.

Bên cạnh đó, các hệ thống màng UF, RO, công nghệ AOP, ozone, UV khử trùng cũng được ứng dụng làm bậc xử lý nâng cao, đặc biệt tại khu đô thị mới, resort hoặc nhà máy yêu cầu tiêu chuẩn xả thải loại A. Mỗi công nghệ đều có ưu nhược điểm riêng, tùy thuộc vào lưu lượng, tính chất nước thải, diện tích mặt bằng và ngân sách đầu tư của từng dự án.

Công nghệ xử lý nước thải MBBR

MBBR là công nghệ xử lý nước thải sinh học sử dụng giá thể vi sinh di động (nhựa carrier kích thước 10–25 mm) cho phép vi sinh vật bám dính và phát triển thành màng sinh học (biofilm). Các giá thể này luôn chuyển động tự do trong bể nhờ hệ thống sục khí hoặc máy khuấy chìm, giúp vi sinh tiếp xúc tối ưu với chất ô nhiễm trong nước thải.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Một hệ thống MBBR thường gồm:

• Bể sinh học hiếu khí/thiếu khí (tùy mục tiêu xử lý BOD, N, P)
• Giá thể nhựa MBBR (vật liệu HDPE, diện tích bề mặt 500 – 1000 m²/m³)
• Hệ thống sục khí hoặc khuấy trộn
• Lưới chắn giá thể tại đầu ra bể

Nguyên lý hoạt động của công nghệ MBBR
Nước thải sau xử lý sơ cấp → đưa vào bể MBBR → vi sinh bám trên giá thể phân hủy các chất hữu cơ (BOD, COD), amoni (NH4+)… → nước trong được dẫn sang bể lắng/bể lọc sinh học → đạt QCVN theo yêu cầu.

Ưu điểm của Công nghệ xử lý nước thải MBBR

• Diện tích công trình nhỏ
• Hiệu quả xử lý BOD cao , có thể đạt mức A QCVN 14 : 2008 /BTNMT
• Có thể cải tiến thành công nghệ AAo để xử lý Nito , photpho và các hợp chất khó phân hủy khác
• Quá trình vận hành đơn giản
• Chi phí vận hành thấp
• Chi phí bảo dưỡng thấp
• Hàm lượng bùn tạo ra thấp
• Không phát sinh mùi trong quá trình vận hành
• Mật độ vi sinh xử lý trên một đơn vị thể tích cao hơn so với hệ thống xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính lơ lửng , vì vậy tải trọng hữu cơ của bể MBBR cao hơn
• Tiết kiệm diện tích xây dựng
• Dễ dàng vận hành
• Điều kiện tải trọng cao , mật độ vi sinh vật trong lớp màng biofilm rất cao do đó tải trọng hữu cơ trong bể MBBR rất cao .

>> Xem thêm:  Công nghệ xử lý nước thải MBBR là gì? Sơ đồ, quy trình công nghệ MBBR

Công nghệ xử lý nước thải  AAO

Công nghệ AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic) là công nghệ sinh học xử lý nước thải theo 3 giai đoạn chính: kỵ khí → thiếu khí → hiếu khí. Mục tiêu là loại bỏ triệt để chất hữu cơ (BOD, COD), amoni (N), nitơ tổng và phospho (P) – nhóm tác nhân chính gây ô nhiễm, phú dưỡng nguồn nước.

Cấu tạo của công nghệ xử lý nước thải AAO 

Một hệ thống AAO tiêu chuẩn gồm các thành phần chính sau:

• Bể kỵ khí (Anaerobic Tank): không có oxy, vi sinh giải phóng phospho.
• Bể thiếu khí (Anoxic Tank): oxy gần như bằng 0, xử lý Nitrat bằng quá trình khử nitơ (denitrification).
• Bể hiếu khí (Oxic Tank – Aerotank): sục khí liên tục để phân hủy BOD, NH4+, đồng thời vi sinh hấp thụ lại P.
• Bể lắng sinh học: tách nước trong và bùn vi sinh.
• Máng khử trùng & xả thải: đảm bảo đạt chuẩn QCVN trước khi thải ra môi trường.
• Hệ thống tuần hoàn bùn: đưa bùn từ bể lắng về bể kỵ khí & thiếu khí để duy trì vi sinh.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ AAO 

Giai đoạn kỵ khí trong công nghệ xử lý nước thải (Anaerobic):
– Vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ phức tạp ⇒ giải phóng photpho ra khỏi tế bào.
– Chuẩn bị cho quá trình hấp thụ P ở giai đoạn sau.

Giai đoạn thiếu khí (Anoxic):
– Nhận lại dòng nước tuần hoàn chứa Nitrat (NO₃⁻).
– Vi khuẩn khử NO₃⁻ ⇒ chuyển thành Nitơ khí (N₂) và thoát lên khỏi bề mặt nước.

Giai đoạn hiếu khí (Oxic):
– Sục khí, cung cấp O₂ cho vi sinh hiếu khí phát triển mạnh.
– Xử lý triệt để BOD, COD, amoni (NH₄⁺).
– Vi sinh hấp thụ lại phospho đã được giải phóng ở bể kỵ khí để lưu trong bùn ⇒ loại bỏ khỏi nước thải.

Ưu điểm của công nghệ xử lý nước thải AAO 

Xử lý đồng thời – toàn diện: BOD, COD, Nito, Photpho.

• Không cần sử dụng nhiều hóa chất, vận hành sinh học tự nhiên.
• Hiệu quả cao, phù hợp nước thải sinh hoạt & thực phẩm.
• Ấn định lâu dài – ít phát sinh bùn thải dư.
• Tiết kiệm chi phí vận hành, phù hợp cho công suất từ nhỏ đến lớn.
• Có thể nâng cấp hoặc cải tạo hệ thống cũ dễ dàng.

>> Xem thêm: Công nghệ xử lý nước thải AAO: Nguyên lý, cấu tạo bể và ứng dụng

Công nghệ xử lý màng lọc sinh học MBR

Công nghệ MBR là công nghệ xử lý nước thải sinh học kết hợp giữa bể sinh học hiếu khí và hệ thống màng lọc vi sinh siêu mịn (màng UF/MF).

Màng MBR có khả năng lọc tách toàn bộ vi sinh, vi khuẩn, chất rắn lơ lửng SS trong nước, cho chất lượng nước đầu ra rất sạch – đạt tiêu chuẩn tái sử dụng cho tưới cây, rửa sàn, làm mát,…

Cấu tạo của công nghệ xử lý nước thải MBR 

Một hệ thống MBR tiêu chuẩn gồm các thành phần chính:

• Bể xử lý sinh học hiếu khí (Aerotank)
• Module màng lọc MBR dạng sợi rỗng hoặc tấm phẳng (Hollow Fiber / Flat Sheet)
• Hệ thống sục khí dưới màng ⇒ hạn chế bám bẩn, tăng tuổi thọ màng
• Bể lắng (có thể lược bỏ vì màng đã thay thế chức năng lắng)
• Bơm hút màng MBR ⇒ hút nước đã lọc ra ngoài
• Hệ thống hồi lưu bùn vi sinh

Nguyên lý hoạt động của công nghệ MBR 

1. Nước thải → bể sinh học hiếu khí (bùn hoạt tính)
   → vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ (BOD, COD), amoni, nito.
2. Nước sau xử lý sinh học đi qua màng MBR
   → kích thước lỗ lọc chỉ từ 0.1 – 0.4 micron
   → chỉ cho nước sạch và khoáng hòa tan đi qua.
3. Vi khuẩn, vi sinh, bùn, SS bị giữ lại hoàn toàn
   → nước đầu ra trong suốt, không màu, không mùi, đạt chuẩn A hoặc tái sử dụng.

Ưu điểm của công nghệ MBR 

Chất lượng nước đầu ra siêu sạch – có thể tái sử dụng

• Không cần bể lắng, tiết kiệm diện tích xây dựng
• Loại bỏ triệt để BOD, COD, SS, vi sinh, coliform
• Ổn định, ít phát sinh bùn hơn công nghệ truyền thống
• Điều khiển tự động hóa cao – vận hành dễ
• Lý tưởng cho khách sạn, resort, chung cư, bệnh viện, thực phẩm cao cấp

Công nghệ xử lý nước thải SBR

Công nghệ SBR (Sequencing Batch Reactor) là công nghệ xử lý nước thải sinh học theo mẻ, hoạt động tuần tự trong cùng một bể duy nhất với 5 giai đoạn Fill – React – Settle – Decant – Idle. Khác với hệ thống truyền thống (hoạt động liên tục), SBR xử lý và lắng bùn trong cùng một bể, giúp tiết kiệm diện tích, tự động hóa cao và tối ưu chi phí vận hành.

Cấu tạo của hệ thống xử lý nước thải SBR

Một hệ thống SBR tiêu chuẩn gồm các hạng mục chính:

• Bể SBR – nơi diễn ra toàn bộ quá trình xử lý theo mẻ
• Hệ thống thổi khí và thiết bị phân phối khí (máy thổi khí + đĩa phân phối khí)
• Cảm biến DO, pH, ORP, hệ điều khiển tự động PLC hoặc Timer
• Van cấp nước – van xả nước tự động (Decanter)
• Bể chứa và xử lý bùn dư

(Trong thực tế có thể kết hợp thêm bể điều hòa, song chắn rác, bể tách dầu mỡ trước SBR để tối ưu hiệu suất)

Nguyên lý hoạt động của công nghệ SBR

Công nghệ xử lý nước thải SBR vận hành theo chu kỳ xử lý theo mẻ khép kín, toàn bộ quá trình xử lý sinh học và lắng tách bùn được thực hiện trong cùng một bể duy nhất, theo 5 giai đoạn chính:

Giai đoạn	Mô tả hoạt động
1. Fill (Cấp nước)	Nước thải được bơm vào bể SBR, có thể sục khí nhẹ hoặc không tùy thiết kế.
2. React / Aeration (Sục khí – xử lý sinh học)	Máy thổi khí hoạt động → cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí phân hủy BOD, COD, Amoni (NH₄⁺), Nitrat (NO₃⁻), Photphat (P). Đây là giai đoạn xử lý chính.
3. Settle (Lắng)	Ngừng sục khí → bùn sinh học lắng xuống đáy, nước trong nằm phía trên. Không có dòng chảy vào/ra → lắng rất hiệu quả.
4. Decant (Gạn nước trong)	Hệ thống van xả hoặc thiết bị Decanter hạ xuống và hút lớp nước sạch ở phía trên → đưa ra khỏi bể. Không kéo theo bùn.
5. Idle (Chờ / Xả bùn dư)	Tạm nghỉ hoặc xả bùn dư trước khi bắt đầu mẻ mới. Có thể được dùng để điều chỉnh chu kỳ theo lưu lượng thực tế.

Ưu điểm của công nghệ SBR

• Không cần bể lắng thứ cấp → tiết kiệm diện tích xây dựng
• Hiệu suất xử lý cao, đạt QCVN cột A / A++
• Tự động hóa gần như hoàn toàn, ít nhân công
• Xử lý đồng thời BOD, COD, Amoni, Nitrat, Photphat
• Phù hợp nước thải có lưu lượng & tải dao động

>> Xem thêm:  Công nghệ xử lý nước thải SBR là gì? Quy trình & ứng dụng thực tế

Công nghệ xử lý nước thải UASB

UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là công nghệ xử lý nước thải kỵ khí dòng chảy ngược, trong đó nước thải được bơm từ đáy bể lên, đi qua lớp bùn kỵ khí dạng hạt (granular sludge) để được xử lý. Trong quá trình này, vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy chất hữu cơ (BOD, COD) và sinh ra khí metan (CH₄) – có thể tận dụng làm năng lượng.

Công nghệ này đặc biệt phù hợp cho nước thải có tải lượng hữu cơ cao như thực phẩm, đồ uống, tinh bột, thủy sản, chăn nuôi,…

Cấu tạo của bể UASB

Một bể UASB tiêu chuẩn thường gồm 3 vùng chính:

• Vùng phân phối nước (phía đáy bể) → giúp chia nước thải đều lên lớp bùn kỵ khí.
• Vùng phản ứng (Reaction Zone) → chứa lớp bùn hạt kỵ khí – là nơi diễn ra quá trình phân hủy sinh học.
• Vùng tách 3 pha (Gas – Liquid – Solid Separator)
  • Khí (CH₄, CO₂) được thu gom qua ống dẫn khí
  • Bùn rơi xuống bể
  • Nước sạch đi ra ngoài qua hệ thống máng thu nước

Nguyên lý hoạt động của công nghệ UASB

Quá trình hoạt động diễn ra theo nguyên tắc dòng chảy từ dưới lên:

1. Nước thải được bơm từ đáy bể đi lên theo chiều thẳng đứng.
2. Tiếp xúc với lớp bùn kỵ khí chứa vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ → tạo ra khí sinh học (biogas).
3. Khí sinh ra nổi lên và vào tấm tách 3 pha, được thu vào phễu và dẫn ra ngoài.
4. Nước sau xử lý nhẹ nhàng đi ra ở phía trên, bùn thừa lắng lại.
5. Có thể kết hợp bể Aerotank hoặc MBR phía sau nếu cần đạt chuẩn xả cao (QCVN A).

Ưu điểm của công nghệ xử lý nước thải UASB

• Xử lý hiệu quả BOD, COD cao (70–90%), đặc biệt với nước thải giàu hữu cơ
• Tiết kiệm điện năng (không cần thổi khí như công nghệ hiếu khí)
• Tạo ra khí sinh học (biogas) → có thể tận dụng làm nhiên liệu
• Ít phát sinh bùn thải → giảm chi phí vớt & xử lý bùn
• Phù hợp cho quy mô vừa và lớn, tải hữu cơ cao
• Có thể kết hợp dễ dàng với công nghệ hiếu khí phía sau để đạt chuẩn cao

Công nghệ xử lý nước thải AOP

AOP (Advanced Oxidation Process) là công nghệ oxy hóa nâng cao sử dụng các tác nhân siêu oxy hóa như gốc hydroxyl (•OH) – có thế oxy hóa lên đến 2.8 eV, mạnh hơn cả Clo hay Ozone truyền thống.
Công nghệ này chuyên dùng để xử lý các chất ô nhiễm khó phân hủy sinh học, như màu, phenol, thuốc bảo vệ thực vật, vi sinh gây bệnh, kim loại nặng và dược phẩm trong nước thải.

Nguyên lý hoạt động của công nghệ AOP

Công nghệ AOP hoạt động dựa trên việc tạo ra gốc tự do Hydroxyl (•OH) bằng các phản ứng hóa học hoặc quang hóa.

Gốc •OH sẽ:

• Tấn công và phá vỡ cấu trúc phân tử hữu cơ phức tạp → phân hủy thành CO₂ + H₂O
• Làm mất màu, khử mùi, diệt khuẩn
• Không tạo sản phẩm phụ độc hại như Clo

Các phương pháp tạo gốc •OH trong công nghệ AOP phổ biến:

• Ozone + UV
• Hydrogen Peroxide (H₂O₂) + UV
• Ozone + H₂O₂ (Peroxone)
• Fenton / Photo-Fenton (Fe²⁺ + H₂O₂ + ánh sáng)

Cấu tạo hệ thống AOP

Một hệ thống AOP hoàn chỉnh thường gồm:

• Bể phản ứng AOP (dạng batch hoặc liên tục)
• Hệ thống châm hóa chất H₂O₂, O₃, Fe²⁺,…
• Đèn UV hoặc buồng phản ứng ánh sáng (nếu dùng UV-AOP)
• Hệ thống cảm biến ORP, pH, DO để theo dõi phản ứng
• Bể trung hòa sau AOP (để điều chỉnh pH, loại bỏ dư hóa chất)
• Có thể kết hợp trước/ sau với MBR, SBR, MBBR tùy yêu cầu chất lượng đầu ra

Ưu điểm của công nghệ AOP

• Xử lý triệt để các chất ô nhiễm khó phân hủy sinh học mà các công nghệ khác không xử lý được
• Khử màu – khử mùi – diệt khuẩn mạnh
• Không tạo ra sản phẩm phụ độc hại như Clo
• Thời gian xử lý nhanh (phút thay vì giờ)
• Có thể kết hợp dễ dàng với các công nghệ sinh học
• Đảm bảo đạt chuẩn xả cao nhất (QCVN A, thậm chí tái sử dụng)

Công nghệ xử lý nước thải bằng ozone

Công nghệ ozone  là một trong những giải pháp xử lý nước thải tiên tiến nhất hiện nay, được xếp vào nhóm công nghệ oxy hóa bậc cao. Ozone tồn tại dưới dạng khí có khả năng oxy hóa mạnh gấp 1,5 lần clo nhờ vào radical O· sinh ra trong quá trình phân rã. Khi được sục trực tiếp vào nước thải, phân tử ozone sẽ phá vỡ cấu trúc liên kết của các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, đồng thời khử màu, khử mùi, diệt khuẩn, virus và ức chế vi sinh gây hại gần như ngay lập tức – nhanh hơn đáng kể so với Clo, PAC hay các phương pháp truyền thống.

Công nghệ xử lý nước thải này được ứng dụng hiệu quả trong xử lý nước thải sinh hoạt khách sạn, chế biến thực phẩm, y tế, dệt nhuộm và chăn nuôi… Ngoài khả năng làm sạch nước vượt trội, Ozone còn không để lại dư lượng hóa chất, không phát sinh bùn thải thứ cấp, giúp giảm chi phí vận hành và tránh các vấn đề ô nhiễm thứ cấp – yếu tố mà các doanh nghiệp ngày càng quan tâm dưới sức ép kiểm soát môi trường.

Công nghệ xử lý ozone thường được tích hợp theo mô hình tiền xử lý hoặc xử lý hoàn thiện sau vi sinh / MBR / lọc tinh, nhằm đạt chuẩn xả thải cao nhất hoặc phục vụ tái sử dụng / tuần hoàn nước. Trong xu hướng công nghệ 2025, Ozone còn được kết hợp cùng UV, H₂O₂ hoặc màng lọc MBR để tạo thành hệ thống AOP đa cấu hình, nâng hiệu quả xử lý COD, màu, phenol, thuốc nhuộm, dược phẩm tồn dư, vi sinh kháng kháng sinh… gần như triệt để.

Nhờ hiệu quả cao, vận hành an toàn và cơ chế xử lý tận gốc, ozone đang được xem là công nghệ chiến lược giúp doanh nghiệp đáp ứng yêu cầu xanh hóa sản xuất và lộ trình giảm phát thải của Việt Nam đến năm 2030.

Công nghệ xử lý nước thải bằng ozone 

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt hóa lý kết hợp sinh học

Công nghệ xử lý nước thải đơn giản này được ứng dụng hầu hết đối với các loại nước thải công nghiệp và nước thải có độ màu cao hiện nay  bao gồm nước thải dệt nhuộm , nước thải mực in .

Với khả năng ứng dụng rộng rãi và cơ chế của phương pháp này là đưa vào nước thải một chất phản ứng nào đó . Chất tạo ra là chất rắn có khả năng loại ra khỏi nước thông qua cặn lắng hoặc dạng hòa tan không gây hại cho môi trường.

Trong công nghệ này sử dụng bể keo tụ , tạo bông , bể lắng , bể tuyển nổi để hoàn thiện công nghệ này. Áp dụng được cho các hệ thống có công suất từ nhỏ đến lớn.

Các công nghệ xử lý nước thải khác 

Ngoài ra thì còn rất nhiều công nghệ xử lý nước thải khác như:

• Tuyển nổi (DAF) – Dissolved Air Flotation
• Keo tụ – tạo bông (PAC, Polymer)
• Oxy hóa – khử hóa học
• Hấp phụ bằng than hoạt tính
• Trao đổi ion, hóa chất trung hòa

• UF / NF / RO (siêu lọc – nano – thẩm thấu ngược)
• Lọc áp lực, lọc cát, lọc carbon
• Lọc sinh học Biofilter

Trên đây là tổng hợp các công nghệ xử lý nước thải phổ biến và hiệu quả hiện nay, mỗi công nghệ đều có nguyên lý, ưu điểm và phạm vi ứng dụng riêng, phù hợp cho từng đặc thù ngành nghề khác nhau. Việc lựa chọn đúng công nghệ không chỉ giúp hệ thống đạt chuẩn xả thải, mà còn tối ưu chi phí đầu tư, vận hành và độ ổn định lâu dài.