Xử lý nước thải bậc cao (advanced wastewater treatment – AWT) là giai đoạn xử lý nâng cao sau xử lý sơ cấp và thứ cấp (thường sau xử lý sinh học), nhằm loại bỏ triệt để các chất ô nhiễm còn sót lại như chất rắn lơ lửng nhỏ, chất hữu cơ khó phân hủy, nitơ/photpho dư thừa, kim loại nặng, vi chất hữu cơ, vi sinh vật, mùi hôi… để nước thải đạt chất lượng cao (thường >95-99% loại bỏ ô nhiễm), phù hợp tái sử dụng (tưới tiêu, công nghiệp, thậm chí gần mức nước sinh hoạt) hoặc xả vào nguồn nước nhạy cảm.
8 bước xử lý nước thải bậc cao điển hình
Tại Việt Nam, xử lý bậc cao thường áp dụng cho nước thải sinh hoạt đô thị, công nghiệp (thực phẩm, dệt nhuộm, điện tử…), hoặc theo yêu cầu QCVN nghiêm ngặt (như Cột A QCVN 14:2025/BTNMT hoặc QCVN 40:2025/BTNMT). Một quy trình điển hình gồm 8 bước xử lý nước thải bậc cao điển hình (dựa trên thực tiễn kỹ thuật và tài liệu từ Westerntech Vietnam, các nhà cung cấp công nghệ như Cole-Parmer, và các hệ thống AWT hiện đại), thường kết hợp vật lý, hóa học, sinh học nâng cao và màng lọc.
- Xử lý hóa chất (Chemical Treatment/Precipitation) Thêm hóa chất keo tụ (phèn nhôm, PAC, polymer) và điều chỉnh pH để kết tủa/phốt pho, kim loại nặng, một phần chất hữu cơ. Mục tiêu: Loại bỏ nitơ/photpho dư thừa, giảm TSS và COD còn sót sau bậc 2.
- Microscreening / Lọc vi sàng (Microscreening) Sử dụng lưới lọc mịn (kích thước lỗ 10-35 micron) hoặc đĩa quay để loại bỏ chất rắn lơ lửng nhỏ, tảo, vi sinh vật. Đây là bước lọc cơ học nâng cao, giảm tải cho các bước sau.
- Lọc cát/ than hoạt tính hoặc lọc sâu (Filtration / Deep Bed Filtration) Nước thải chảy qua lớp cát anthracite hoặc than hoạt tính để loại bỏ chất rắn còn lại, hấp thụ chất hữu cơ hòa tan, màu, mùi hôi. Giảm TSS xuống <5-10 mg/L.
- Nitrat hóa và khử nitơ sinh học nâng cao (Biological Nitrification/Denitrification) Sử dụng vi sinh trong bể hiếu khí (nitrifying bacteria) để chuyển NH4+ → NO3-, sau đó bể thiếu khí (denitrifying) để NO3- → N2 khí bay hơi. Giảm tổng nitơ sâu (thường <10 mg/L).
- Tuyển nổi khí hòa tan (Dissolved Air Flotation – DAF) Tạo bọt khí mịn để nổi các hạt keo tụ, chất rắn nhẹ, dầu mỡ, photpho. Hiệu quả cao trong loại bỏ TSS và chất hữu cơ khó lắng.
- Hấp thụ than hoạt tính (Activated Carbon Adsorption) Nước chảy qua cột than hoạt tính để hấp thụ vi chất hữu cơ (thuốc trừ sâu, chất tạo màu, hợp chất khó phân hủy), giảm COD/BOD còn sót, khử mùi.
- Khử trùng nâng cao (Advanced Disinfection) Sử dụng tia UV, ozone, hoặc clo dioxide (thay vì clo thông thường) để diệt vi khuẩn, virus, protozoa. Đảm bảo coliform <100-1.000 MPN/100mL, an toàn cho tái sử dụng.
- Xử lý cuối cùng / Màng lọc (Membrane Filtration hoặc RO/UF/NF) Lọc màng siêu lọc (UF), nanofiltration (NF) hoặc thẩm thấu ngược (RO) để loại bỏ gần như toàn bộ chất hòa tan, muối, vi chất, đạt nước tái sử dụng chất lượng cao (gần nước uống nếu kết hợp RO). Bước này thường làm nước thải đạt >99% loại bỏ ô nhiễm.
Bảng tóm tắt 8 bước xử lý nước thải và mục tiêu
| Tên bước | Phương pháp chính | Mục tiêu chính | Hiệu quả điển hình |
| Xử lý hóa chất | Keo tụ, tạo bông, kết tủa | Loại photpho, kim loại nặng | Giảm 70-90% P |
| Microscreening | Lưới vi sàng | Loại TSS nhỏ, tảo | TSS <10 mg/L |
| Lọc sâu / than hoạt tính | Lọc cát + than | Giảm COD, màu, mùi | COD <50 mg/L |
| Nitrat hóa/khử nitơ sinh học | Bể hiếu khí/thiếu khí nâng cao | Giảm tổng N | Tổng N <10 mg/L |
| Tuyển nổi khí hòa tan | DAF | Loại TSS, dầu mỡ, photpho | TSS <5 mg/L |
| Hấp thụ than hoạt tính | Cột than | Loại vi chất hữu cơ | Giảm COD sâu |
| Khử trùng nâng cao | UV/Ozone | Diệt vi sinh vật | Coliform <100 |
| Màng lọc (UF/RO) | Membrane filtration | Loại chất hòa tan, tái sử dụng | >99% ô nhiễm loại bỏ |
Lưu ý công nghệ xử lý nước thải tại Việt Nam
- Chi phí cao (có thể gấp 1.5-2 lần xử lý bậc 2), nên áp dụng khi cần tái sử dụng nước (resort, KCN) hoặc xả vào nguồn nhạy cảm (sông Sài Gòn, ĐBSCL).
- Công nghệ phổ biến: MBR nâng cao + RO, hoặc kết hợp DAF + UV + than.
- Phải có quan trắc tự động (nếu lưu lượng lớn) và báo cáo Sở TN&MT theo GPMT.
Nếu quý vị cần sơ đồ minh họa, ví dụ dự án cụ thể (như nhà máy XLNT đô thị TP.HCM), hoặc so sánh với các công nghệ xử lý nước thải phổ biến, hãy cung cấp thêm chi tiết để chúng tôi hỗ trợ chi tiết hơn nhé.