Giải cứu những dòng sông chết bằng công nghệ thông minh

Khi những dòng sông thơ mộng thành gánh nặng ô nhiễm

Hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải chảy qua Hà Nội, Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Phòng, từng là niềm tự hào của ngành nông nghiệp miền Bắc trong nhiều thập kỷ. Thế nhưng đến nay, theo dòng chảy của sự phát triển kinh tế - xã hội, hệ thống này đang bị ô nhiễm rất nghiêm trọng. Thực trạng tương tự cũng diễn ra ở sông Nhuệ. - Đáy, sông Tô Lịch, sông Cầu, sông Ngũ Huyện Khê…

Theo thống kê, chỉ có khoảng 13 - 15%, lượng nước thải được thu gom và xử lý sơ bộ trước khi xả ra môi trường. Chính sự thiếu hụt này khiến các dòng sông vốn trong lành trở thành sông chết. Nguyên nhân chủ yếu đến từ tỷ lệ đấu nối vào hệ thống thoát nước công cộng còn thấp, hệ thống hạ tầng xử lý nước thải chưa được đầu tư đồng bộ và rộng khắp.

Điều này đặt ra yêu cầu cấp bách, cần ứng dụng các công nghệ mới trong xử lý nước thải. Đây cũng là xu thế đang được ứng dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia phát triển. Tại Việt Nam, xu thế này đang ở giai đoạn khởi đầu, hứa hẹn sẽ trở thành giải pháp then chốt trong vấn đề kiểm soát, cải thiện chất lượng môi trường nước mặt.

Các công nghệ thông minh và ứng dụng thực tế

Từ năm 2018, Nhà máy nước Bắc Giang đã đầu tư hệ thống SCADA trị giá hơn 5 tỷ đồng. Nhờ đó, đội ngũ kỹ thuật giám sát được toàn bộ quá trình vận hành, kịp thời ra quyết định khi sự cố phát sinh, đảm bảo sản xuất liên tục và an toàn.

SCADA vốn được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Với xử lý nước thải, hệ thống này giám sát, thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực, giảm thiểu lỗi thủ công và tối ưu hóa chi phí.

Một công nghệ thông minh khác cũng đang được sử dụng ở nhiều nhà máy là hệ thống giám sát từ xa (Remote Monitoring). Công nghệ này giúp điều chỉnh công suất bơm, tốc độ motor, liều lượng hóa chất hay kích hoạt chế độ dự phòng ngay cả khi nhân lực kỹ thuật hạn chế hoặc nhà máy ở khu vực khó tiếp cận.

Ở mức cao hơn, IoT, AI và Big Data đang được ứng dụng để tạo chu trình “thu thập – phân tích – phản hồi” tự động: IoT thu dữ liệu từ cảm biến theo thời gian thực và cung cấp dữ liệu cho máy tự học, AI phân tích để dự báo tải lượng ô nhiễm và lưu lượng đầu vào, đồng thời tối ưu vận hành công suất bơm, tốc độ motor, liều lượng hóa chất đến lượng khí cần cung cấp, lượng chất thải cần xử lý. Nhờ đó, hệ thống tiết kiệm năng lượng, hóa chất sử dụng, chất thải sinh ra, ổn định hiệu suất xử lý; quan trọng là giúp người quản lý cảnh báo sớm khi công suất tiếp nhận, pH, COD, Nito, photpho, TSS, kim loại nặng… bị vượt khả năng xử lý của hệ thống.

Việc ứng dụng công nghệ thông minh trong xử lý nước thải bắt đầu được áp dụng ở một số nhà máy tại Việt Nam: Ảnh: HC

Ngoài ra, Blockchain có thể bảo đảm minh bạch dữ liệu trong các dự án đối tác công – tư. Tại nhiều nhà máy trên thế giới, các cảm biến sử dụng công nghệ nano, vật liệu tiên tiến hoặc tích hợp AI cũng đang dần thay thế cảm biến truyền thống nhờ độ nhạy cao, khả năng tự hiệu chuẩn và tiêu thụ năng lượng thấp.

Một số công nghệ thông minh khác cũng đang được áp dụng như Digital Twin - mô hình số hóa ảo của một hệ thống vật lý thực, cho phép mô phỏng toàn bộ quy trình xử lý nước thải trong môi trường kỹ thuật số, giúp việc vận hành trở nên chủ động, thông minh và tiết kiệm chi phí hơn so với mô hình truyền thống.

Lộ trình ứng dụng công nghệ thông minh

Trong khuôn khổ “Dự án lồng ghép chống chịu biến đổi khí hậu và bảo vệ môi trường để phát triển các đô thị xanh”, các chuyên gia đã thực hiện khảo sát tại 4 địa phương là Hà Nội, Phú Thọ, Đồng Nai và TP Hồ Chí Minh. Kết quả cho thấy, hệ thống SCADA và giám sát từ xa đã bắt đầu được ứng dụng ở một số nhà máy. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ thông minh tiên tiến như AI, IoT, BigData vẫn còn ở mức hạn chế.

Theo ông Hồ Huy Cư - chuyên gia Dự án,trong bối cảnh hiện nay, việc lựa chọn và áp dụng các giải pháp công nghệ thông minh phù hợp là cơ hội để hiện đại hóa hạ tầng ngành nước, là yêu cầu cấp bách bảo vệ tài nguyên nước gồm nước mặt và nước ngầm, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng và dịch vụ.

Các chuyên gia cho rằng, cầnn sớm ứng dụng các công nghệ tiến tiến, thông minh trong xử lý nước thải để giải quyết bài toán ô nhiễm sông hồ. Ảnh: HC

Để thúc đẩy ứng dụng công nghệ thông minh vào xử lý nước thải tại Việt Nam, ông Hồ Huy Cư cho rằng cần xây dựng lộ trình với nhiều giai đoạn, từ cơ bản đến nâng cao. Trong đó giai đoạn 1 (2025 - 2027), hệ thống SCADA và giám sát từ xa nên được ưu tiên triển khai ngay tại các nhà máy xử lý nước thải có quy mô từ trung bình trở lên.

Ở giai đoạn 2 (2027 - 2030), công nghệ IoT và AI nên được thí điểm tại 20 - 30 nhà máy, tập trung tối ưu hóa vận hành để có thể giảm 20 - 30% tiêu thụ năng lượng và hóa chất sử dụng, cảnh báo sớm sự cố (giảm 40 - 60% thời gian ngừng hoạt động) và dự báo nhu cầu bảo trì (giảm 15 - 25% chi phí bảo trì).

Giai đoạn 3 (2030 - 2035) sẽ ứng dụng rộng rãi công nghệ Digital Twin và các công nghệ AI tiên tiến, tạo ra hệ sinh thái xử lý nước thải thông minh hoàn chỉnh và đồng bộ trên diện rộng.

Một trong những địa điểm thí điểm được đề xuất là Nhà máy xử lý nước thải tập trung KCN Becamex Bình Phước. Sau giai đoạn 2025 - 2027, kết quả sẽ được tổng hợp để xây dựng tài liệu kỹ thuật, quy trình chuẩn, từ đó nhân rộng cho các khu công nghiệp - đô thị khác trên cả nước.

AI phân tích có thể giúp dự báo tải lượng ô nhiễm và lưu lượng đầu vào, đồng thời tối ưu vận hành công suất bơm, tốc độ motor, liều lượng hóa chất đến lượng khí cần cung cấp, lượng chất thải cần xử lý. Ảnh minh họa.

Để hiện thực hóa lộ trình, chuyên gia kiến nghị Chính phủ hỗ trợ tài chính thông qua vay ưu đãi, miễn giảm thuế hoặc đồng tài trợ. Mô hình đối tác công – tư (PPP) cần được khuyến khích. Song song, cần đào tạo nhân lực công nghệ số, hoàn thiện quy chuẩn tái sử dụng nước thải, cũng như thiết lập cơ chế giá khuyến khích dùng nước tái chế trong nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ đô thị.

Việc áp dụng công nghệ thông minh trong xử lý nước thải không chỉ là xu thế toàn cầu mà còn là yêu cầu cấp thiết đối với Việt Nam trong bối cảnh nguồn nước ngày càng khan hiếm. Nếu triển khai theo đúng lộ trình, các giải pháp này sẽ giúp giảm ô nhiễm sông hồ, tiết kiệm tài nguyên và xây dựng nền tảng cho đô thị xanh, bền vững trong tương lai.

Tuệ Minh