Từ khóa: Quản lý nước thải; công nghệ môi trường; số hóa hạ tầng nước; quan trắc tự động; SCADA

Phân loại JEL Classifications: Q25, Q56, L95, O32, R58, H54

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

Khung pháp lý kiểm soát ô nhiễm nước tại Hoa Kỳ hình thành quanh hệ thống cấp phép NPDES theo Đạo luật Nước sạch, tập trung vào quản lý xả thải theo từng môi trường tiếp nhận, chủ yếu hướng vào nước mặt với logic tuân thủ dựa trên giấy phép đơn ngành. Việt Nam đã tiến hành cải cách sâu rộng thông qua Luật Bảo vệ Môi trường 2020, với mục tiêu hợp nhất cấu trúc quản lý vốn bị phân mảnh kéo dài nhiều năm. Trước thời điểm ban hành luật mới, một cơ sở sản xuất tại Việt Nam phải xin nhiều loại giấy phép riêng rẽ liên quan đến nước thải, khí thải, chất thải nguy hại, tạo ra chi phí tuân thủ cao cùng rủi ro chồng chéo trong thực thi. Cách tiếp cận mới dựa trên giấy phép môi trường thống nhất cho phép cơ quan quản lý đánh giá tổng hợp toàn bộ dòng phát thải của cơ sở trong mối liên hệ với năng lực tiếp nhận của môi trường xung quanh, phù hợp định hướng quản lý vòng đời và quản trị rủi ro môi trường theo thông lệ quốc tế.

Giấy phép môi trường tại Việt Nam được thiết kế gắn với phân nhóm rủi ro của cơ sở sản xuất, trong đó các ngành có nguy cơ cao như dệt nhuộm, mạ kim loại, hóa chất phải tuân thủ quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nghiêm ngặt hơn. Cơ chế phân tầng này cho phép phân bổ nguồn lực giám sát theo mức độ rủi ro thay vì áp dụng đồng loạt, giúp nâng cao hiệu quả thực thi trong bối cảnh năng lực quản lý địa phương còn hạn chế. Điểm đổi mới đáng chú ý nằm ở yêu cầu lắp đặt hệ thống quan trắc tự động liên tục đối với các nguồn thải lớn, đặc biệt khu công nghiệp có lưu lượng xả vượt 1.000 m³/ngày. Dữ liệu quan trắc được truyền trực tiếp về Sở Tài nguyên và Môi trường địa phương theo thời gian thực, tạo ra cơ chế giám sát kỹ thuật số liên tục, giảm đáng kể khả năng né tránh kiểm tra dựa trên yếu tố con người, đồng thời tăng tính minh bạch trong quản trị môi trường đô thị và công nghiệp.

Trong lĩnh vực xử lý nước thải, Việt Nam thể hiện hai bức tranh khác biệt giữa khu vực công nghiệp và khu vực đô thị. Đối với nước thải công nghiệp, việc siết chặt thực thi pháp luật đã tạo ra chuyển biến tích cực tại các khu công nghiệp. Khoảng 92% khu công nghiệp đang hoạt động đã đầu tư hệ thống xử lý nước thải tập trung, phản ánh áp lực tuân thủ ngày càng cao từ khung pháp lý mới cùng yêu cầu của chuỗi cung ứng toàn cầu. Mô hình tiền xử lý bắt buộc tại từng nhà máy trước khi xả vào hệ thống tập trung đóng vai trò then chốt trong việc bảo vệ hệ vi sinh của trạm xử lý trung tâm, hạn chế cú sốc tải lượng độc hại, qua đó nâng cao độ ổn định vận hành và chất lượng nước thải đầu ra đạt cột A theo quy chuẩn quốc gia.

Quản lý nước thải đô thị tại Việt Nam tồn tại khoảng trống lớn về hạ tầng. Phần lớn hộ gia đình tại các đô thị dựa vào bể tự hoại, trong đó dòng nước thải lỏng sau xử lý sơ cấp thường thoát trực tiếp vào hệ thống thoát nước mưa. Tỷ lệ nước thải đô thị được thu gom và xử lý tập trung chỉ đạt khoảng 15-20%, thấp hơn đáng kể so với nhiều quốc gia phát triển. Tại Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, hệ thống thoát nước chung cho nước mưa và nước thải dẫn đến tình trạng tràn xả trong mùa mưa, buộc hệ thống phải xả trực tiếp nước thải chưa xử lý ra sông nhằm tránh ngập úng đô thị, gây suy thoái nghiêm trọng chất lượng nước mặt và hệ sinh thái đô thị.

Các nghiên cứu điển hình tại lưu vực sông lớn cho thấy nỗ lực chuyển đổi cách tiếp cận quản lý lưu vực tại Việt Nam. Sông Tô Lịch tại Hà Nội từng được xử lý bằng biện pháp pha loãng thông qua bổ sung nước từ sông Hồng, không giải quyết được nguồn ô nhiễm gốc. Dự án Nhà máy xử lý nước thải Yên Xá với công suất 270.000 m³/ngày áp dụng công nghệ khoan kích ngầm cho phép xây dựng tuyến cống bao thu gom nước thải mà không phá vỡ không gian đô thị, tập trung vào chặn dòng thải trước khi đổ vào sông, xử lý đạt chuẩn rồi hoàn trả nước sạch nhằm phục hồi hệ sinh thái. Tại lưu vực sông Đồng Nai, nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho gần 20 triệu dân, thách thức đến từ xả thải công nghiệp thượng nguồn. Cách tiếp cận liên tỉnh thông qua chi trả dịch vụ môi trường rừng giúp Thành phố Hồ Chí Minh tạo động lực kinh tế cho các địa phương thượng nguồn bảo vệ rừng đầu nguồn, áp dụng tư duy chuỗi cung ứng vào quản trị tài nguyên nước, phù hợp định hướng kinh tế sinh học và bền vững (Kircher, 2022).

Bên cạnh các dự án quy mô lớn, Việt Nam đang thử nghiệm nhiều giải pháp đổi mới mang tính linh hoạt. Hệ thống xử lý nước thải phi tập trung tại Đồng bằng sông Cửu Long và vùng ven đô sử dụng bể sinh học kết hợp thực vật thủy sinh cho phép giảm chi phí đầu tư đường ống, phù hợp điều kiện phân tán dân cư. Quản lý bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải chuyển dần theo hướng kinh tế tuần hoàn, với mô hình tái chế bùn thành phân compost hoặc vật liệu xây dựng, góp phần giảm áp lực chôn lấp và phát thải thứ cấp, phù hợp xu hướng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến.

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

Tổng quan kỹ thuật về xử lý nước thải đô thị cho thấy các nguyên lý cốt lõi của kỹ thuật môi trường vẫn giữ tính phổ quát, song khi áp dụng tại Việt Nam lại phát sinh các ràng buộc kỹ thuật riêng gắn với cấu trúc hạ tầng thoát nước và đặc điểm dòng thải đầu vào. Phổ biến nhất tại các đô thị lớn là hệ thống thoát nước chung, nơi nước mưa và nước thải sinh hoạt cùng tồn tại trong một mạng lưới cống, kết hợp hiện tượng thấm nước ngầm cao. Dòng nước thải đi vào nhà máy xử lý vì vậy thường bị pha loãng đáng kể so với điều kiện tại Hoa Kỳ hay châu Âu. Đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế công trình đầu mối, lựa chọn công nghệ sinh học, cùng chiến lược vận hành nhằm duy trì hiệu suất xử lý ổn định trong điều kiện biến động lớn về lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm.

Ở giai đoạn xử lý sơ bộ và xử lý bậc một, thách thức lớn nhất tại Việt Nam xuất phát từ yếu tố pha loãng và tải lượng chất thô cao. Trong hệ thống thoát nước hở, rác thải nhựa, túi nilon, vật nổi từ kênh mương dễ dàng bị cuốn vào nhà máy, đặc biệt trong đợt mưa đầu mùa gió mùa. Các trạm xử lý như Nhiêu Lộc Thị Nghè tại Thành phố Hồ Chí Minh phải trang bị song chắn rác cơ giới có khả năng chịu tải sốc lớn, thiết kế với khe hở và cơ cấu gạt phù hợp để tránh tắc nghẽn đột ngột. Công đoạn tách cát giữ vai trò đặc biệt quan trọng do lượng cát mịn từ bụi đường và hoạt động xây dựng đô thị xâm nhập hệ thống, gây mài mòn thiết bị nếu không được loại bỏ hiệu quả. Đối với xử lý bậc một, việc phổ biến bể tự hoại hộ gia đình với tỷ lệ bao phủ khoảng 90% tại khu vực đô thị khiến phần lớn chất rắn lơ lửng đã lắng tại nguồn. Hệ quả là nước thải đầu vào nhà máy có nồng độ TSS thấp song hàm lượng amoni hòa tan vẫn cao. Một số nhà máy lựa chọn thu hẹp quy mô bể lắng sơ cấp hoặc bỏ qua công đoạn này nhằm duy trì đủ nguồn carbon cho vi sinh vật ở giai đoạn xử lý sinh học kế tiếp, phù hợp với phân tích cân bằng dinh dưỡng trong bể sinh học (Rezai & Allahkarami, 2021).

Xử lý bậc hai tại các nhà máy đô thị lớn ở Việt Nam chủ yếu dựa trên công nghệ bùn hoạt tính, được điều chỉnh để thích ứng khí hậu nhiệt đới và đặc điểm dòng thải loãng. Tại Nhà máy Bình Hưng giai đoạn 1, quy trình bùn hoạt tính truyền thống được áp dụng với hệ thống sục khí liên tục. Nhiệt độ trung bình 25 đến 30°C thúc đẩy tốc độ phản ứng sinh học cao, cho phép giảm thời gian lưu bùn so với vùng ôn đới. Điều kiện này đồng thời đòi hỏi kiểm soát oxy hòa tan chặt chẽ nhằm hạn chế hiện tượng bùn nở, khi vi khuẩn dạng sợi phát triển quá mức gây khó khăn cho quá trình lắng. Tại Hà Nội, Nhà máy Yên Sở áp dụng công nghệ bể phản ứng theo mẻ tuần tự SBR, tích hợp các pha nạp nước, phản ứng, lắng và tách nước trong cùng một bể theo trình tự thời gian. Lựa chọn này giúp tiết kiệm quỹ đất tại khu vực đô thị mật độ cao, đồng thời linh hoạt điều chỉnh chu kỳ vận hành trước biến động lưu lượng lớn trong mùa mưa. Ở các đô thị quy mô nhỏ hơn, mương oxy hóa dạng kênh vòng được ưu tiên nhờ cấu trúc đơn giản, nhu cầu năng lượng thấp, khả năng chịu tải dao động tốt, phù hợp trình độ vận hành địa phương (Shah và cộng sự, 2021).

Xử lý bậc ba tại Việt Nam đang chuyển dần từ mục tiêu xả thải an toàn sang định hướng tái sử dụng nước. Công nghệ thẩm thấu ngược ít được áp dụng trong lĩnh vực đô thị do chi phí đầu tư và vận hành cao. Phổ biến nhất vẫn là khử trùng bằng clo hoặc tia cực tím để đáp ứng QCVN 14:2008/BTNMT cột A hoặc cột B. Phương pháp clo hóa có ưu thế chi phí song tiềm ẩn nguy cơ hình thành sản phẩm phụ độc hại khi hàm lượng chất hữu cơ chưa được loại bỏ triệt để. Tia cực tím mang lại mức độ an toàn sinh thái cao hơn, yêu cầu độ trong nước cao để đảm bảo hiệu quả chiếu xạ. Trong các dự án mới tại khu đô thị cao cấp và khu công nghiệp nâng cấp, công nghệ bể sinh học màng MBR ngày càng được lựa chọn. Việc tích hợp màng siêu lọc trực tiếp trong bể sục khí cho phép loại bỏ bể lắng thứ cấp truyền thống, tạo ra chất lượng nước đầu ra rất cao với diện tích xây dựng giảm khoảng 50%. Nước sau xử lý thường được tái sử dụng cho tưới cây cảnh quan hoặc mục đích kỹ thuật, đóng góp vào mô hình kinh tế tuần hoàn đô thị, phù hợp xu hướng đổi mới công nghệ xử lý nước thải được ghi nhận trong các nghiên cứu gần đây (Worku và cộng sự, 2025; Kircher, 2022).

3. Quản lý nước thải công nghiệp ở Việt Nam

Quản lý nước thải công nghiệp tại Việt Nam được hình thành từ quá trình tiếp thu nguyên lý quốc tế song được điều chỉnh phù hợp cấu trúc pháp lý, mô hình không gian sản xuất tập trung cùng điều kiện khai thác tài nguyên đặc thù. Thay cho hệ thống Effluent Limitations Guidelines áp dụng theo từng ngành tại Hoa Kỳ, Việt Nam sử dụng bộ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường như công cụ cốt lõi để kiểm soát chất lượng dòng thải. Phần lớn cơ sở sản xuất phải tuân thủ QCVN 40:2011/BTNMT, quy định giới hạn pH, kim loại nặng, hợp chất hữu cơ, thông số độc hại cơ bản nhằm tạo ngưỡng kiểm soát chung cho toàn bộ khu vực công nghiệp. Cách tiếp cận chuẩn hóa theo quy chuẩn tạo thuận lợi cho cơ quan quản lý địa phương trong điều kiện năng lực thanh tra phân tán, đồng thời giảm chi phí tuân thủ cho doanh nghiệp quy mô vừa và nhỏ trong giai đoạn đầu của quá trình công nghiệp hóa (OECD, 2025).

Đối với các ngành có nguy cơ môi trường cao, Việt Nam ban hành các QCVN chuyên ngành với yêu cầu nghiêm ngặt hơn, đóng vai trò tương tự ELGs tại Hoa Kỳ. Ngành thép phải đáp ứng QCVN 52:2013/BTNMT với giới hạn chặt chẽ cho phenol, cyanide, sắt hòa tan do đặc thù sử dụng hóa chất và nhiệt luyện. Ngành giấy và bột giấy chịu điều chỉnh bởi QCVN 12:2015/BTNMT, tập trung kiểm soát lignin, dioxin và hợp chất clo hữu cơ phát sinh từ công đoạn tẩy trắng. Chế biến thủy sản áp dụng QCVN 11-MT:2015/BTNMT với trọng tâm vào nitơ, phốtpho, clo dư nhằm hạn chế phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận. Hệ thống quy chuẩn phân tầng theo mức độ rủi ro giúp phân bổ nguồn lực giám sát theo logic phòng ngừa, phù hợp định hướng quản trị môi trường dựa trên đánh giá nguy cơ (Rezai & Allahkarami, 2021).

Khai thác khoáng sản đặt ra thách thức riêng đối với quản lý nước thải công nghiệp tại Việt Nam do phân bố tài nguyên và điều kiện địa hình. Tại Quảng Ninh, khai thác than lộ thiên tạo ra lượng lớn nước thải mỏ có pH thấp cùng hàm lượng sắt, mangan cao. Hiện tượng nước mỏ axit đe dọa trực tiếp hệ sinh thái nước mặt nếu không được xử lý. Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam vận hành hơn 45 trạm xử lý nước thải mỏ với công nghệ trung hòa bằng vôi sữa nhằm nâng pH, kết tủa kim loại nặng thành bùn. Trong điều kiện thiếu nước mùa khô, nhiều trạm thế hệ mới xử lý nước mỏ đạt chất lượng cao để tái sử dụng cho rửa than, phun dập bụi, hình thành vòng tuần hoàn bán khép kín, góp phần giảm áp lực khai thác nước ngọt (Mordor Intelligence, 2025).

Tại Tây Nguyên, khai thác bauxite phục vụ sản xuất alumin phát sinh bùn đỏ với độ kiềm rất cao, chứa oxit sắt cùng kim loại nặng. Các dự án như Tân Rai và Nhân Cơ lưu giữ bùn đỏ trong hồ thải quy mô lớn, tiềm ẩn rủi ro nghiêm trọng đối với khu vực canh tác cà phê hạ lưu. Việt Nam áp dụng yêu cầu Zero Liquid Discharge đối với bùn đỏ, yêu cầu toàn bộ pha lỏng được thu hồi và tái tuần hoàn vào quy trình tuyển rửa, không cho phép xả ra môi trường sau xử lý. Đập hồ bùn đỏ được thiết kế với nhiều lớp chống thấm HDPE nhằm ngăn rò rỉ xuống tầng nước ngầm, phản ánh mức độ thận trọng cao trước hậu quả tiềm tàng của sự cố môi trường quy mô lớn (Kircher, 2022).

Mô hình khu công nghiệp đóng vai trò trung tâm trong quản lý tiền xử lý nước thải công nghiệp tại Việt Nam. Khác với Hoa Kỳ nơi nhiều cơ sở xả vào hệ thống thoát nước đô thị, Việt Nam tách biệt hoàn toàn dòng thải công nghiệp thông qua hạ tầng khu công nghiệp. Quy tắc cột B đến cột A trở thành nền tảng kỹ thuật của mô hình này. Mỗi nhà máy trong khu công nghiệp phải xử lý nước thải đạt cột B trước khi xả vào hệ thống thu gom chung. Điểm đấu nối được bố trí tại hố ga lấy mẫu nằm ngoài hàng rào cơ sở, cho phép thanh tra kiểm tra chất lượng dòng thải mà không cần tiếp cận khu vực sản xuất. Đơn vị vận hành khu công nghiệp tiếp nhận nước thải cột B và xử lý tập trung đạt cột A trước khi xả ra nguồn tiếp nhận tự nhiên. Cơ chế tập trung hóa bảo vệ môi trường khỏi tải sốc độc hại, hạn chế rủi ro suy sụp hệ vi sinh tại trạm xử lý tập trung lan truyền trực tiếp ra sông hồ (Shah và cộng sự, 2021).

Để ngăn chặn hành vi xả trộm ngoài giờ, Việt Nam triển khai hệ thống quan trắc tự động liên tục đối với khu công nghiệp có lưu lượng xả vượt 1.000 m³/ngày và cơ sở nguy cơ cao trên 500 m³/ngày. Trạm quan trắc đo COD, TSS, pH, lưu lượng theo chu kỳ 5 phút và truyền dữ liệu trực tiếp về máy chủ Sở Tài nguyên và Môi trường cấp tỉnh. Khi giá trị vượt ngưỡng cho phép, hệ thống cảnh báo được kích hoạt tức thời, tạo áp lực tuân thủ liên tục thay cho kiểm tra định kỳ. Cách tiếp cận dựa trên dữ liệu thời gian thực góp phần nâng cao minh bạch, giảm phụ thuộc vào yếu tố con người, phù hợp xu hướng số hóa quản lý môi trường công nghiệp (Worku và cộng sự, 2025).

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

Ngành nước và xử lý nước thải tại Việt Nam thể hiện rõ tính hai mặt về mức độ phát triển, phản ánh sự khác biệt sâu sắc giữa khu vực sản xuất công nghiệp tập trung và không gian đô thị dân cư. Trong các khu công nghiệp, yêu cầu tuân thủ môi trường đạt mức cao cùng việc áp dụng công nghệ tiên tiến tiệm cận chuẩn quốc tế, trong khi hạ tầng xử lý nước thải sinh hoạt tại đô thị vẫn phát triển chậm so với tốc độ đô thị hóa. Cấu trúc này tạo ra áp lực đầu tư rất lớn cho thập niên tới, đồng thời mở ra thị trường đáng kể cho các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực thiết bị, công nghệ và dịch vụ vận hành hệ thống xử lý nước (OECD, 2025).

Quy mô thị trường xử lý nước tại Việt Nam được đánh giá tăng trưởng nhanh trong giai đoạn trung hạn. Dự báo đến năm 2028, thị trường thiết bị và hệ thống xử lý nước đạt giá trị vượt 1.37 tỷ USD với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm khoảng 16.7%, phản ánh nhu cầu mở rộng năng lực xử lý cả trong công nghiệp lẫn đô thị. Khoảng cách lớn nhất nằm ở lĩnh vực nước thải sinh hoạt, khi đến năm 2024 chỉ khoảng 15% lượng nước thải đô thị được thu gom và xử lý đạt chuẩn. Mục tiêu nâng tỷ lệ này lên mức cao hơn tạo ra nhu cầu xây dựng thêm khoảng 1.75 triệu m³ mỗi ngày công suất xử lý mới. Khoảng trống hạ tầng mang quy mô nhiều tỷ USD này đòi hỏi nguồn vốn dài hạn, năng lực kỹ thuật cao cùng mô hình quản trị dự án phức tạp, vượt quá khả năng ngân sách địa phương nếu thiếu hỗ trợ quốc tế (Mordor Intelligence, 2025).

Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh trở thành trung tâm của các dự án xử lý nước thải quy mô lớn do mật độ dân cư cao cùng áp lực ô nhiễm kéo dài nhiều thập niên. Phần lớn dự án tại hai đô thị này dựa vào vốn ODA nhằm đáp ứng nhu cầu đầu tư ban đầu rất lớn. Nhà máy xử lý nước thải Yên Xá tại Hà Nội được xem là dự án tiêu biểu cho giai đoạn mới của hạ tầng vệ sinh đô thị. Công trình kế hoạch hoàn thành vào tháng 5/2025. Với công suất thiết kế 270.000 m³ mỗi ngày, đây là nhà máy lớn nhất của thủ đô. Dự án áp dụng công nghệ Nhật Bản tiên tiến, bao gồm hệ thống lọc nhanh và đặc biệt là kỹ thuật khoan kích ngầm để lắp đặt hơn 21 km tuyến cống thu gom dọc sông Tô Lịch. Phương pháp thi công không đào hở cho phép triển khai trong khu vực đô thị dày đặc mà không gây gián đoạn giao thông quy mô lớn. JFE Engineering đảm nhiệm xây dựng nhà máy xử lý với giá trị hợp đồng khoảng 12 tỷ JPY, trong khi TEKKEN Corp phụ trách phần tuyến cống phức tạp. Hiệu quả sinh thái kỳ vọng từ dự án gắn liền với mục tiêu phục hồi sông Tô Lịch, vốn chịu ô nhiễm nghiêm trọng do xả thải sinh hoạt kéo dài nhiều năm.

Tại Thành phố Hồ Chí Minh, chiến lược tập trung hóa xử lý nước thải được triển khai song song với mở rộng công suất các nhà máy hiện hữu. Dự án nâng cấp Nhiêu Lộc Thị Nghè hướng tới công suất 480.000 m³ mỗi ngày hoàn thành theo kế hoạch trong năm 2025. Dự án Thủ Đức có tổng mức đầu tư khoảng 524 triệu USD đang được triển khai nhằm xây dựng nhà máy xử lý lớn nhất Đông Nam Á với công suất tương lai 1.1 triệu m³ mỗi ngày. Công nghệ MBBR được lựa chọn do khả năng đạt hiệu suất xử lý cao trên diện tích xây dựng hạn chế, phù hợp điều kiện khan hiếm đất đô thị. Các tập đoàn quốc tế như Hitachi, Veolia và POSCO E&C tiếp tục giữ vai trò quan trọng thông qua tư vấn, thiết kế và thi công, kế thừa kinh nghiệm từ các dự án trước như mở rộng Bình Hưng.

Nước thải công nghiệp tại Việt Nam đã đạt mức độ hoàn thiện cao hơn. Đến năm 2023, khoảng 92% khu công nghiệp đang hoạt động sở hữu hệ thống xử lý nước thải tập trung đạt chuẩn môi trường, thể hiện bước tiến dài so với giai đoạn trước. Thị trường đang chuyển từ mục tiêu tuân thủ tối thiểu sang tối ưu hóa vận hành và tái sử dụng nước. Xu hướng hợp tác chiến lược giữa nhà phát triển khu công nghiệp trong nước và tập đoàn môi trường quốc tế ngày càng rõ nét. Liên doanh giữa Suez và Sonadezi hình thành trong giai đoạn 2024-2025 tại khu công nghiệp Châu Đức minh chứng cho mô hình đối tác dài hạn, nơi đơn vị quốc tế cung cấp giải pháp kỹ thuật và quản lý vận hành, còn chủ đầu tư trong nước đảm bảo quỹ đất và khách hàng ổn định. Nhu cầu công nghệ tái sử dụng nước và hệ thống xử lý nước thải không xả thải chất lỏng (Zero Liquid Discharge) gia tăng mạnh do yêu cầu phát triển bền vững từ các tập đoàn đa quốc gia như Samsung, Intel và Nike, buộc các cơ sở sản xuất tại Việt Nam phải giảm dấu chân nước theo chuẩn toàn cầu (Worku và cộng sự, 2025; Kircher, 2022).

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

Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong ngành nước Việt Nam đang chuyển dịch từ giai đoạn vận hành tự động dựa trên Hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) sang giai đoạn vận hành thông minh dựa trên phân tích dự báo. Quá trình chuyển dịch thể hiện thay đổi sâu sắc về phương thức quản trị hạ tầng kỹ thuật, đặc biệt trong bối cảnh đô thị hóa nhanh, biến đổi khí hậu gia tăng cường độ mưa mùa gió mùa, áp lực tài chính ngày càng lớn đối với doanh nghiệp cấp nước. Khác với bối cảnh nhiều quốc gia phát triển nơi AI chủ yếu đóng vai trò tối ưu vi mô, Việt Nam bước vào quá trình số hóa trực tiếp từ mô hình vận hành thủ công sang điều khiển số, tạo ra biên độ cải thiện hiệu quả rất lớn về chi phí, độ ổn định chất lượng nước, an toàn vận hành hệ thống.

Tại các nhà máy xử lý nước mặt, tối ưu hóa hóa chất và quy trình vận hành trở thành điểm khởi đầu quan trọng. Trường hợp Nhà máy nước An Dương tại Hải Phòng phản ánh rõ nét đặc điểm chuyển đổi đó. Trước khi áp dụng điều khiển số, nhân sự vận hành điều chỉnh liều lượng PAC và clo dựa vào quan sát trực quan hoặc thí nghiệm gián đoạn, dẫn đến tình trạng quá liều, gia tăng chi phí hóa chất và tiềm ẩn rủi ro chất lượng nước. Khi hệ thống SCADA tích hợp Siemens WinCC được triển khai, toàn bộ quy trình châm hóa chất được tự động hóa theo tín hiệu đầu vào từ cảm biến độ đục và lưu lượng. Giai đoạn tiếp theo tập trung vào khai thác dữ liệu lịch sử nhằm huấn luyện mô hình AI dự báo liều lượng tối ưu tương ứng với biến động độ đục sông Rế trong mùa mưa. Cách tiếp cận dựa trên dữ liệu liên tục giúp duy trì độ ổn định chất lượng nước mà không phụ thuộc phán đoán chủ quan của con người, phù hợp xu hướng tự động hóa nâng cao trong quản lý hệ thống xử lý nước được ghi nhận trong nghiên cứu gần đây về công nghệ xử lý nước thải và nước cấp (Rezai & Allahkarami, 2021; Shah và cộng sự, 2021).

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

Động lực tài chính lớn nhất thúc đẩy AI trong ngành nước Việt Nam nằm ở kiểm soát thất thoát nước sạch. Tỷ lệ nước không doanh thu tại nhiều khu vực đô thị từng duy trì ở mức 15-20% trở lên, gây tổn thất hàng triệu USD mỗi năm. AI được triển khai chủ yếu ở mạng lưới đường ống thông qua quản lý áp lực thông minh và phân tích âm học. Thuật toán học máy xử lý dữ liệu tiêu thụ theo thời gian thực nhằm điều chỉnh áp lực ban đêm trong khung giờ nhu cầu thấp, giảm nguy cơ vỡ ống cũ. Song song, thiết bị ghi âm thanh đặt trên tuyến ống thu thập tín hiệu rung động, sau đó mô hình AI lọc nhiễu giao thông để nhận diện âm đặc trưng của rò rỉ ngầm. Cách tiếp cận đó cho phép khoanh vùng điểm rò rỉ chính xác trước khi xảy ra sự cố lớn, tiết kiệm chi phí sửa chữa và giảm gián đoạn dịch vụ. Lộ trình “Thành phố nước thông minh” của SAWACO với kế hoạch triển khai hơn 400,000 đồng hồ thông minh kết nối trung tâm điều hành mạng lưới cho thấy vai trò then chốt của dữ liệu thời gian thực trong quản trị tài sản hạ tầng đô thị, phù hợp đánh giá của OECD về nhu cầu nâng cao hiệu quả đầu tư công và dịch vụ hạ tầng tại Việt Nam (OECD, 2025).

Ngoài phạm vi nhà máy và mạng lưới phân phối, AI còn được ứng dụng trong giám sát môi trường nguồn nước. Dự án theo dõi chất lượng nước Vịnh Hạ Long dựa trên ảnh vệ tinh Sentinel-2 kết hợp học máy minh họa cách tiếp cận chi phí thấp, quy mô lớn. Thuật toán liên kết dữ liệu màu sắc bề mặt với các thông số như chất rắn lơ lửng và Chlorophyll-a, cho phép cơ quan quản lý theo dõi ô nhiễm trên diện rộng mà không cần lấy mẫu thủ công tại từng vị trí. Phương pháp đó hỗ trợ bảo vệ hệ sinh thái biển ven bờ và phù hợp định hướng phát triển bền vững gắn với công nghệ số trong quản lý tài nguyên môi trường được nhấn mạnh trong các nghiên cứu về kinh tế sinh học và bền vững (Kircher, 2022; Worku và cộng sự, 2025).

So sánh với ứng dụng tại Hoa Kỳ, nơi AI chủ yếu cải thiện biên hiệu suất nhỏ, Việt Nam sử dụng AI như công cụ tái cấu trúc toàn diện hệ thống vận hành ngành nước. Từ tự động hóa nhà máy xử lý thủ công, phát hiện rò rỉ để bảo toàn doanh thu, đến giám sát môi trường quy mô lớn, AI đóng vai trò nền tảng cho quản trị hạ tầng nước trong bối cảnh áp lực tài chính và môi trường gia tăng. Xu hướng đó phản ánh quá trình hội tụ giữa chuyển đổi số và mục tiêu phát triển bền vững tại các nền kinh tế đang phát triển, nơi lợi ích cận biên của công nghệ mới mang lại giá trị kinh tế xã hội rất lớn.

Th.S Nguyễn Thị Thúy- Viện Chiến lược, Chính sách nông nghiệp và môi trường

TS. Nguyễn Gia Thọ - Tạp chí Môi trường

Tài liệu tham khảo

Ababay Ketema Worku, Delele Worku Ayele, Minbale Admas Teshager, Mohamed Omar, Parisa Poursafari Yerkrang, Rida Elgaddafi, Molla Asmare Alemu (2025), Recent advances in wastewater treatment technologies: Innovations and new insights, Energy Reviews, Volume 4, Issue 4, 2025, 100164,

ISSN 2772-9702. doi:10.1016/j.enrev.2025.100164.

Kircher, Manfred (2022), The bioeconomy needs economic, ecological and social sustainability. AIMS Environmental Science, 2022, 9(1): 33-50. doi: 10.3934/environsci.2022003

Mordor (2025), Vietnam Waste Management Market Size & Share Analysis - Growth Trends and Forecast (2026 - 2031), Mordor Intelligence. https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/vietnam-waste-management-market-study

OECD (2025), OECD Economic Surveys: Viet Nam 2025, OECD Publishing, Paris, doi:10.1787/fb37254b-en.

Rezai, Bahram, Ebrahim Allahkarami (2021), Wastewater Treatment Processes-Techniques, Technologies, Challenges Faced, and Alternative Solutions, Soft Computing Techniques in Solid Waste and Wastewater Management, 2021, Pages 35-53. doi:10.1016/B978-0-12-824463-0.00004-5.

Shah, Maulin P., Angana Sarkar and Sukhendu Mandal (2021), Wastewater Treatment: Cutting Edge Molecular Tools, Techniques and Applied Aspects, Elsevier. doi:10.1016/C2019-0-04138-6.