Mục lục bài viết

1. Giới thiệu: Dòng Nước Thải Quen Thuộc Nhưng Không Thể Xem Thường

Mỗi ngày, từ những hoạt động sinh hoạt tưởng chừng đơn giản như tắm rửa, giặt giũ, nấu ăn, vệ sinh cá nhân…, chúng ta lại tạo ra một lượng lớn nước thải sinh hoạt. Đây là dòng nước thải phổ biến nhất, phát sinh từ mọi gia đình, khu dân cư, tòa nhà văn phòng, trường học và cơ sở dịch vụ. Tuy quen thuộc là vậy, nhưng nếu không được quản lý và xử lý đúng cách, nước thải sinh hoạt lại ẩn chứa những mối nguy không hề nhỏ đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Nước thải sinh hoạt chứa đầy các chất hữu cơ dễ phân hủy, chất dinh dưỡng (Nitơ, Phốt pho) và đặc biệt là vô số vi sinh vật gây bệnh. Khi xả thải trực tiếp ra môi trường, chúng không chỉ gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, tạo ra các “dòng sông chết” với mùi hôi thối, mà còn là nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa (tảo nở hoa làm cạn kiệt oxy) và lây lan các dịch bệnh nguy hiểm qua đường nước.

Trước thực trạng đó, việc đầu tư xây dựng và vận hành các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả là yêu cầu bắt buộc. Chất lượng nước sau xử lý phải đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt do nhà nước quy định, cụ thể là Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị, khu dân cư tập trung – QCVN 14:2025/BTNMT (thay thế cho QCVN 14:2008/BTNMT trước đây).

Bài viết này sẽ cùng bạn khám phá hành trình làm sạch dòng nước thải quen thuộc này, từ việc tìm hiểu đặc điểm ô nhiễm đến các công nghệ xử lý hiện đại, đảm bảo trả lại nguồn nước an toàn cho môi trường.

2. “Bản Chất” Nước thải Sinh hoạt: Thành phần Ô nhiễm Cần Xử lý

Để xử lý hiệu quả, trước hết cần hiểu rõ nước thải sinh hoạt chứa những gì:

Chất hữu cơ (BOD5, COD): Đây là thành phần chiếm tỷ trọng lớn, chủ yếu từ phân, nước tiểu, thức ăn thừa, giấy vệ sinh… Đặc điểm quan trọng là các chất hữu cơ này phần lớn dễ phân hủy sinh học, thể hiện qua tỷ lệ BOD5/COD thường khá cao (thường > 0.5). Điều này tạo thuận lợi cho việc áp dụng các phương pháp xử lý sinh học. Nồng độ BOD5 thường dao động từ 150-300 mg/L, COD từ 250-500 mg/L hoặc cao hơn tùy thuộc vào mức sống và thói quen sinh hoạt.
Chất dinh dưỡng (Nitơ – N, Phốt pho – P): Phát sinh chủ yếu từ phân, nước tiểu và một phần đáng kể từ bột giặt, chất tẩy rửa (đặc biệt là loại chứa phosphate). Nitơ thường tồn tại ở dạng Amoni (NH₄⁺) và Nitơ hữu cơ. Phốt pho thường ở dạng Orthophosphate (PO₄³⁻) và Polyphosphate. Đây là các tác nhân chính gây phú dưỡng hóa nguồn nước. Nồng độ Tổng Nitơ (TN) có thể từ 30-80 mg/L, Tổng Phốt pho (TP) từ 5-15 mg/L.
Chất rắn lơ lửng (TSS): Bao gồm các hạt rắn không tan như phân, giấy, sợi vải, cặn thức ăn… làm nước có độ đục. Nồng độ TSS thường từ 150-300 mg/L.
Vi sinh vật Gây bệnh (Pathogens): Đây là mối nguy lớn nhất đối với sức khỏe cộng đồng. Nước thải sinh hoạt chứa mật độ rất cao các loại vi khuẩn (E. coli, Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae…), virus (gây bệnh tiêu chảy, viêm gan A, bại liệt…), và trứng ký sinh trùng (giun, sán). Việc khử trùng triệt để là yêu cầu bắt buộc. Chỉ tiêu Tổng Coliforms thường được dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm vi sinh.
Dầu mỡ và Chất hoạt động bề mặt: Phát sinh từ nhà bếp (dầu ăn) và hoạt động tắm giặt (xà phòng, bột giặt, dầu gội…). Lượng dầu mỡ thường không quá lớn như nước thải nhà hàng công nghiệp nhưng vẫn cần xử lý sơ bộ (bể tách mỡ). Chất hoạt động bề mặt có thể gây tạo bọt.
Các thành phần khác: Muối hòa tan, các chất vi lượng… thường ở nồng độ thấp.

3. Hành trình Làm sạch: Các Giai đoạn và Công nghệ Xử lý Nước thải Sinh hoạt

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt được đề xuất như sau.

Nước thải -> Bể thu gom -> Bể điều hòa -> Ngăn chứa bùn -> Bể Anoxic -> Bể MBBR -> Bể lắng và lọc -> Bể khử trùng -> Nước sạch sau xử lý.

Một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt hoàn chỉnh thường bao gồm các giai đoạn chính sau, với nhiều lựa chọn công nghệ khác nhau:

3.1. Giai đoạn Tiền xử lý: “Rào chắn” Đầu tiên

Mục đích: Loại bỏ rác, cát sỏi, dầu mỡ và các vật rắn kích thước lớn để bảo vệ các thiết bị bơm, đường ống và nâng cao hiệu quả của các công đoạn xử lý phía sau.

Công nghệ phổ biến:

Song chắn rác / Lưới lọc rác: Giữ lại rác thô (bao nilon, giấy, lá cây…) và rác tinh (tóc, sợi vải…).
Bể lắng cát: Loại bỏ các hạt vô cơ nặng như cát, sỏi theo nguyên lý trọng lực.
Bể tách dầu mỡ: Bắt buộc đối với dòng nước thải riêng từ nhà bếp, nhà ăn để loại bỏ dầu mỡ động thực vật trước khi nhập vào dòng thải chung.
Bể tự hoại (Septic Tank): Thường được sử dụng để xử lý sơ bộ tại nguồn cho nước thải từ khu vệ sinh của các hộ gia đình, tòa nhà trước khi đấu nối vào hệ thống chung, giúp lắng cặn và phân hủy yếm khí một phần chất hữu cơ.

3.2. Giai đoạn Điều hòa: “Trái tim” Đảm bảo Ổn định

Mục đích: Nước thải sinh hoạt có lưu lượng và nồng độ ô nhiễm dao động lớn theo giờ trong ngày. Bể điều hòa có chức năng chứa đựng và hòa trộn nước thải, giúp ổn định lưu lượng và nồng độ cấp vào các bể xử lý sinh học phía sau. Điều này cực kỳ quan trọng để hệ vi sinh vật hoạt động ổn định, tránh bị sốc tải và đạt hiệu quả xử lý cao.
Công nghệ: Thường là bể chứa lớn bằng bê tông hoặc composite, được trang bị hệ thống khuấy trộn bằng cơ khí (máy khuấy chìm) hoặc sục khí (máy thổi khí, đĩa/ống phân phối khí) để đảm bảo nước thải được đồng nhất và ngăn ngừa lắng cặn, phát sinh mùi hôi.

3.3. Giai đoạn Xử lý Sinh học: “Đội quân” Vi sinh vật “Xung trận”

Đây là giai đoạn cốt lõi, sử dụng vi sinh vật để loại bỏ phần lớn chất hữu cơ hòa tan (BOD, COD) và các chất dinh dưỡng (Nitơ, Phốt pho).

Ví dụ Quy trình Loại bỏ Dinh dưỡng Hiện đại (Anoxic → MBBR): Quy trình này ngày càng phổ biến do hiệu quả cao và tiết kiệm diện tích.

Bể Sinh học Thiếu khí (Anoxic):

Mục đích: Thực hiện quá trình khử Nitrat (Denitrification), biến đổi Nitrat (NO₃⁻) thành khí Nitơ (N₂) vô hại, bay hơi ra ngoài. Đây là bước chính để loại bỏ Nitơ tổng khỏi nước thải.
Hoạt động: Nước thải từ bể điều hòa (cung cấp nguồn carbon – BOD) được đưa vào bể Anoxic cùng với dòng nước thải hoặc bùn giàu Nitrat được tuần hoàn từ bể MBBR hiếu khí phía sau. Trong điều kiện không có oxy hòa tan (DO ≈ 0), vi khuẩn thiếu khí sẽ “vay mượn” oxy từ Nitrat để phân hủy chất hữu cơ. Bể cần có máy khuấy trộn chậm (mixer) để duy trì bùn lơ lửng và tăng tiếp xúc.

Bể Sinh học Hiếu khí MBBR (Aerobic MBBR):

Mục đích:
- - - Phân hủy triệt để các chất hữu cơ còn lại (BOD, COD) bằng vi sinh vật hiếu khí.
    - Nitrat hóa (Nitrification): Chuyển hóa Amoni (NH₄⁺) thành Nitrat (NO₃⁻). Lượng Nitrat này sau đó được tuần hoàn một phần về bể Anoxic để khử.
    - (Có thể loại bỏ một phần Phốt pho sinh học nếu có điều kiện vận hành phù hợp).
Công nghệ MBBR: Sử dụng các giá thể vi sinh di động bằng nhựa có diện tích bề mặt lớn, lơ lửng trong bể nhờ hệ thống sục khí đáy (từ máy thổi khí). Vi sinh vật phát triển thành lớp biofilm dày đặc trên giá thể.
Ưu điểm: Mật độ vi sinh cao giúp xử lý hiệu quả trong thể tích bể nhỏ gọn, hệ thống vận hành ổn định, chịu sốc tải tốt hơn Aerotank truyền thống.

Giai đoạn Tách bùn Sinh học:

Bể Lắng thứ cấp: Là phương pháp truyền thống. Nước thải sau xử lý sinh học được đưa vào bể lắng để tách bùn vi sinh (bao gồm biofilm bong tróc từ MBBR và bùn lơ lửng) bằng trọng lực. Nước trong được thu phía trên. Một phần bùn được tuần hoàn về bể Anoxic/MBBR, phần bùn dư được đưa đi xử lý.
Màng Lọc MBR (Thay thế bể lắng): Công nghệ tiên tiến hơn. Sử dụng màng lọc UF/MF để tách hoàn toàn bùn và vi khuẩn ra khỏi nước. Ưu điểm: Chất lượng nước đầu ra rất cao, hệ thống cực kỳ nhỏ gọn. Nhược điểm: Chi phí đầu tư và vận hành (bảo trì màng) cao hơn. (Sơ đồ công nghệ bạn cung cấp có thể đang ám chỉ đến MBR ở “Ngăn lắng & lọc hạt mạng”).

Các Công nghệ Sinh học Khác: Tùy thuộc quy mô và yêu cầu, có thể sử dụng:

Bùn hoạt tính truyền thống (CAS): Cần diện tích lớn, kiểm soát vận hành phức tạp hơn.
Bể phản ứng theo mẻ (SBR): Linh hoạt, nhỏ gọn, xử lý theo chu kỳ.
Hồ sinh học, Đất ngập nước kiến tạo: Chi phí thấp, thân thiện môi trường nhưng cần diện tích rất lớn.

4. Giai đoạn Khử trùng: “Chốt chặn” Cuối cùng

Mục đích: Bắt buộc phải tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh (Coliform, E.coli…) còn sót lại trong nước thải sau xử lý sinh học để đảm bảo an toàn trước khi xả ra môi trường hoặc tái sử dụng.

Công nghệ phổ biến:

Hóa chất: Sử dụng Chlorine (dạng lỏng NaOCl – Javen, hoặc bột Cloramin B). Cần bể tiếp xúc đủ thời gian và kiểm soát chặt chẽ liều lượng để tránh dư thừa Clo gây độc cho môi trường (QCVN 14:2025 có quy định giới hạn Clo dư).
Tia cực tím (UV): Phương pháp an toàn và hiệu quả, không sử dụng hóa chất, không tạo sản phẩm phụ độc hại. Đặc biệt hiệu quả khi nước thải đầu vào đã trong (sau lắng tốt hoặc sau MBR). Cần bảo trì, thay bóng đèn UV định kỳ.
Ozone (O₃): Hiệu quả khử trùng rất mạnh nhưng chi phí đầu tư và vận hành cao.

5. Quản lý Bùn thải Sinh hoạt: Xử lý và Tận dụng

Bùn thải phát sinh từ quá trình xử lý nước thải sinh hoạt (từ bể tự hoại, bể lắng sơ cấp, bùn sinh học dư) cần được quản lý đúng cách:

Đặc tính: Giàu chất hữu cơ và dinh dưỡng, nhưng cũng chứa mầm bệnh.

Quy trình xử lý:

Thu gom: Tập trung về bể chứa bùn.
Ổn định bùn (Tùy chọn): Phân hủy kỵ khí hoặc hiếu khí để giảm mùi và mầm bệnh.
Tách nước: Giảm độ ẩm và thể tích bùn bằng sân phơi bùn (chi phí thấp, cần diện tích) hoặc máy ép bùn (khung bản, băng tải, trục vít – hiệu quả cao hơn, tốn kém hơn).
Xử lý cuối cùng:

Ủ phân compost: Phương pháp bền vững và được khuyến khích nhất. Bùn sau tách nước được phối trộn với chất độn (mùn cưa, trấu, rác hữu cơ) và ủ theo quy trình hiếu khí để tạo thành phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng, an toàn cho cây trồng.
Chôn lấp hợp vệ sinh: Nếu không có điều kiện compost, bùn có thể được chôn lấp tại bãi rác hợp vệ sinh.
Đồng xử lý: Bùn có thể được vận chuyển đến các nhà máy xử lý nước thải tập trung lớn để xử lý cùng.

6. Đáp ứng Tiêu chuẩn Mới: QCVN 14:2025/BTNMT

Đây là quy chuẩn thay thế QCVN 14:2008/BTNMT, áp dụng cho cả nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị/khu dân cư tập trung.
Yêu cầu chính: Nước thải sau xử lý phải đạt các giá trị giới hạn quy định tại Bảng 1 (đối với hệ thống đô thị/tập trung, giới hạn phụ thuộc Lưu lượng F và Cột A/B/C) hoặc Bảng 2 (đối với cơ sở/dự án riêng lẻ, giới hạn chỉ phụ thuộc Cột A/B/C).
Các chỉ tiêu quan trọng cần đạt: BOD5, COD (hoặc TOC), TSS, Tổng Nitơ (T-N), Tổng Phốt pho (T-P), Tổng Coliforms, pH…
Lưu ý: Các giới hạn trong QCVN 14:2025 thường nghiêm ngặt hơn so với quy chuẩn cũ, đặc biệt là về T-N và T-P, đòi hỏi các hệ thống xử lý phải có khả năng loại bỏ dinh dưỡng hiệu quả (ví dụ như quy trình Anoxic-MBBR đã nêu).

Kết luận: Hướng tới Giải pháp Xử lý Nước thải Sinh hoạt Toàn diện và Bền vững

Xử lý nước thải sinh hoạt là một nhiệm vụ thiết yếu để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường nước. Với đặc tính ô nhiễm hữu cơ cao và sự hiện diện của các chất dinh dưỡng, mầm bệnh, việc áp dụng các phương pháp xử lý sinh học đa bậc là giải pháp nền tảng và hiệu quả nhất.

Các công nghệ hiện đại như MBBR kết hợp với quy trình thiếu khí (Anoxic) để loại bỏ Nitơ, cùng với việc tách bùn hiệu quả (bằng bể lắng cải tiến hoặc màng MBR) và khử trùng triệt để (ưu tiên UV), cho phép xử lý nước thải sinh hoạt đạt các tiêu chuẩn ngày càng nghiêm ngặt của QCVN 14:2025/BTNMT.

Bên cạnh việc lựa chọn công nghệ phù hợp với quy mô, điều kiện và yêu cầu cụ thể, việc vận hành đúng kỹ thuật, bảo trì định kỳ và quản lý bùn thải một cách bền vững (ưu tiên ủ compost) đóng vai trò quan trọng để đảm bảo hiệu quả lâu dài của hệ thống. Chung tay xử lý tốt nguồn nước thải sinh hoạt chính là góp phần xây dựng một môi trường sống xanh, sạch, an toàn và phát triển bền vững.