Tuy nhiên, tốc độ tăng dân số và mở rộng sản xuất, dịch vụ, du lịch cộng đồng đã kéo theo lượng nước thải sinh hoạt (NTSH) phát sinh ngày càng lớn. Thực tế cho thấy hệ thống thu gom và xử lý tập trung ở nông thôn—đặc biệt tại vùng miền núi—gần như chưa hình thành; vì vậy, phần lớn NTSH từ hộ gia đình và cụm dân cư chỉ được xử lý sơ bộ bằng hầm tự hoại hoặc biogas (với hộ chăn nuôi) rồi xả trực tiếp ra môi trường. Hậu quả là dấu hiệu ô nhiễm bởi chất hữu cơ và dinh dưỡng có xu hướng rõ rệt: theo Báo cáo môi trường quốc gia 2023 (giai đoạn 2020–2022), các thông số COD, BOD và amoni ghi nhận mức chạm hoặc vượt nhẹ giới hạn của QCVN 08-MT:2015/BTNMT (cột A2) đối với nước ngầm.

Trên cơ sở Bộ tiêu chí quốc gia về xã nông thôn mới giai đoạn 2021–2025, yêu cầu đối với NTSH được gắn với mức độ đạt chuẩn: với xã đạt chuẩn NTM nâng cao, tỉ lệ hộ có thu gom và xử lý NTSH bằng biện pháp phù hợp, hiệu quả cần đạt tối thiểu 25% (Trung du và miền núi phía Bắc) và trên 50% (Đồng bằng sông Hồng). Song quá trình triển khai còn nhiều rào cản: hạ tầng kỹ thuật hạn chế, hệ thống cống rãnh xuống cấp gây ứ đọng và ô nhiễm cục bộ; kinh phí đầu tư cũng như chi phí vận hành cho công trình xử lý còn eo hẹp; các mô hình công nghệ quy mô nhỏ, chi phí thấp phù hợp điều kiện nông thôn chưa được phổ biến rộng. Ở góc độ quản lý, nhận thức của người dân chưa đồng đều; hoạt động giám sát chất lượng nước thải cấp xã, thôn thiếu chặt chẽ do hạn chế nhân lực và thiết bị quan trắc. Bên cạnh đó, làng nghề và du lịch cộng đồng làm gia tăng lưu lượng NTSH, khiến dòng thải có xu hướng trộn lẫn sinh hoạt với hoạt động sản xuất, làm cho việc kiểm soát chất lượng đầu ra càng khó khăn; do vậy, bài toán đáp ứng QCVN 14:2008/BTNMT vẫn là thách thức lớn, trong khi nhiều công nghệ hiệu quả nhưng đòi hỏi quản lý và vận hành phức tạp nên khó nhân rộng.

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn đó, nghiên cứu tập trung vào thiết kế, xây dựng và đánh giá hiệu quả hệ thống xử lý NTSH quy mô cụm dân cư tại thôn Nà Chiềng, xã Mai Châu, tỉnh Phú Thọ. Mô hình được triển khai cho 20 hộ dân (44 nhân khẩu), công suất khoảng 5 m³/ngày, đêm, gồm các mô-đun: bể tách dầu mỡ, bể kỵ khí, bể hiếu khí, bể khử trùng và bể lắng – lọc; vật liệu chế tạo là composite cốt sợi thủy tinh (FRP) nhờ tính nhẹ, bền, chống ăn mòn và thuận lợi cho lắp đặt ở nông thôn. Kết quả quan trắc sau 3 tháng vận hành cho thấy nước thải sau xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột B); hiệu suất loại bỏ BOD₅, COD, TSS đạt khoảng 70–90%, và Coliforms đạt trên 95%. Nhờ vậy, hệ thống góp phần cải thiện chất lượng nước đầu ra, giảm thiểu ô nhiễm nước mặt và nước ngầm, đồng thời mở ra khả năng tái sử dụng nước cho tưới cây, rửa đường và cải tạo cảnh quan. Về tính khả thi, mô hình có chi phí đầu tư thấp, vận hành đơn giản, thời gian lắp đặt khoảng 3–5 ngày, có thể nhân rộng.