Tin tức

1. Giới thiệu

Ô nhiễm nguồn nước đang là thách thức toàn cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe 4,8 tỷ người và làm giảm tỉ lệ vùng nước mặt đạt chất lượng “tốt” từ 57% năm 2017 xuống còn 56% năm 2023. Tại Việt Nam, chỉ khoảng 13% nước thải đô thị được xử lý trước khi xả ra môi trường, trong khi phần lớn còn lại thải trực tiếp gây ô nhiễm nghiêm trọng. Mục tiêu Phát triển Bền vững SDG 6.3 yêu cầu đến năm 2030 giảm một nửa lượng nước thải chưa qua xử lý và tăng tỷ lệ tái sử dụng nước an toàn.

2. Thực trạng ô nhiễm nguồn nước

• Công nghiệp: Kim loại nặng (Pb, Cd, Hg), hợp chất hữu cơ bền vững như thuốc trừ sâu và dược phẩm gây ô nhiễm lâu dài.
• Nông nghiệp: Dư lượng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật dẫn đến phú dưỡng, nở hoa tảo.
• Sinh hoạt: Vi sinh vật gây bệnh và vi nhựa (microplastics) có trong >80% mẫu nước uống toàn cầu

Hàng năm tại Việt Nam, có khoảng 9.000 người tử vong và 250.000 người phải nhập viện do các bệnh liên quan đến chất lượng nước kém

3. Công nghệ xử lý nước truyền thống

Quy trình keo tụ – tạo bông – lắng – lọc – khử trùng là nền tảng của hầu hết nhà máy xử lý nước mặt và nước thải đô thị nhờ ưu điểm đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu thấp. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế:

• Không loại bỏ hiệu quả các chất hòa tan (ion, vi nhựa) và hợp chất hữu cơ bền vững.
• Sản phẩm phụ của clo (trihalometan) có thể gây nguy cơ sức khỏe.
• Cần bổ sung giai đoạn xử lý sơ bộ và hậu xử lý để đạt chuẩn an toàn.

4. Công nghệ xử lý nước tiên tiến

4.1 Màng lọc (UF, NF, RO)

• Siêu lọc (UF): Loại bỏ hạt >0,005–2 µm, vi sinh vật và keo phân tử lớn.
• Nano lọc (NF): Khử ion đa hoá trị, muối monovalent và hợp chất hữu cơ phân tử nhỏ.
• Thẩm thấu ngược (RO): Loại bỏ 95–99% muối hòa tan, hạt, keo, hữu cơ, vi sinh vật và pyrogens;  khả năng loại bỏ vi sinh > 99.9%; hiệu quả với kim loại nặng như Cu, Cd đạt 98–99%

Nhược điểm: fouling màng, chi phí đầu tư và vận hành cao, yêu cầu bảo trì định kỳ.

4.2 Quá trình oxy hóa tiên tiến (AOP)

Các phương pháp như Fenton, electro‑Fenton, ozonation và UV/H₂O₂ tạo ra gốc hydroxyl (·OH) có tính oxy hóa mạnh, phân hủy triệt để hợp chất hữu cơ bền như PFAS. Thí nghiệm cho thấy O₃/H₂O₂ có thể loại bỏ đến 85% PFOA và PFOS

Ưu điểm: phân hủy hoàn toàn hợp chất hữu cơ bền, khử trùng hiệu quả.
Nhược điểm: tiêu thụ năng lượng và hóa chất lớn, thường áp dụng sau xử lý sơ bộ.

4.3 Xử lý sinh học nâng cao (MBR, MBBR)

• MBR (Membrane Bioreactor): Kết hợp bể hiếu khí với màng vi lọc, loại bỏ COD và BOD thường > 90–99%
• MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor): Giá thể di động phát triển màng sinh học, xử lý COD và nitơ đạt 90–95%.

Ưu điểm: tiết kiệm diện tích, chất lượng nước đầu ra cao.
Nhược điểm: fouling màng, chi phí vận hành và thay thế màng.

4.4 Xử lý PFAS chuyên biệt

PFAS rất bền vững, đòi hỏi các giải pháp chuyên biệt:

• Hấp phụ: than hoạt tính, nhựa trao đổi ion loại bỏ hiệu quả nhưng bùn thải nhanh bão hòa.
• AOP kết hợp: phá vỡ liên kết C–F, nâng cao hiệu quả xử lý PFAS dài chuỗi đến > 85%

Thách thức: chi phí vật liệu cao, xử lý bùn thải phức tạp.

4.5 Tái sử dụng và vòng tuần hoàn nước

Chỉ khoảng 11% tổng lượng nước thải được tái sử dụng, trong khi 80% nước thải toàn cầu chưa được xử lý hoặc xử lý chưa đạt chuẩn, tạo áp lực lớn lên nguồn tài nguyên nước. Kết hợp MBR/RO/AOP cho phép tái sử dụng nước thải cho công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt sau khử trùng bổ sung.

4.6 Công nghệ tế bào nhiên liệu vi sinh (MFC)

MFC sử dụng vi khuẩn phân giải hữu cơ để sinh điện, đồng thời xử lý COD. Thí nghiệm với Shewanella baltica 20 ghi nhận hiệu suất loại bỏ COD 57% tại HRT 1,5 h và mật độ công suất 12 mW/m²

Ưu điểm: sinh điện, giảm chi phí vận hành.
Nhược điểm: công suất thấp, đang ở giai đoạn nghiên cứu và thí điểm.

4.7 Electrocoagulation (EC)

EC loại bỏ kim loại nặng (Pb, Cd, Cu) với hiệu suất ~95% mà không cần thêm hóa chất kết tủa

Ưu điểm: ít bùn thải, vận hành đơn giản.
Nhược điểm: tiêu thụ điện năng, cần kiểm soát pH.

5. Đánh giá tổng hợp

6. Xu hướng tương lai

• Số hóa & AI/IoT: Giám sát trực tuyến, tự động điều chỉnh để tiết kiệm năng lượng và giảm sự cố.
• Hệ thống phân tán (Decentralized): Module nhỏ gọn, dễ triển khai tại nông thôn và khu công nghiệp vừa và nhỏ.
• Vật liệu tiên tiến: Màng composite, MOFs, hấp phụ nano, công nghệ carbon thấp.
• Xử lý PFAS in‑situ: Phá vỡ liên kết tại nguồn, giảm chi phí vận chuyển và xử lý bùn.

7. Kết luận

Để giải quyết hiệu quả ô nhiễm nguồn nước, cần kết hợp linh hoạt công nghệ truyền thống và tiên tiến, đồng thời thúc đẩy tái sử dụng và số hóa quy trình. Sự phối hợp giữa chính sách, đầu tư cơ sở hạ tầng và nghiên cứu vật liệu mới sẽ bảo đảm nước sạch cho phát triển bền vững và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.