Công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê nhân

CÔNG NGH ỆX ỬLÝ N ƯỚ
C TH Ả
I CH ẾBI ẾN CÀ PHÊ NHÂN

Giới thiệu
Trong những năm qua, ngành cà phê Việt Nam tăng trưởng đều và ở mức cao, sản lượng và
xuất khẩu cà phê Việt Nam đứng thứ 2 thế giới sau Braxin. Cà phê được xuất khẩu sang 70
quốc gia trên thế giới, trong đó 14 thị trường đứng đầu đã chiếm đến 80% tổng kim ngạch
xuất khẩu cà phê của cả nước. (xử lý nước thải chế biến cà phê)

Nhà máy chế biến cà phê công nghệ ướt đang hoạt động
Trong kỹ thuật chế biến cà phê nhân có 2 công nghệ chính là:


Công nghệ chế biến khô



Công nghệ chế biến ướt

Công nghệ chế biến cà phê bằng phương pháp khô
Là một công nghệ đơn giản, chỉ có một công đoạn chính là làm khô quả cà phê tươi đến một
mức độ nhất định, rồi dùng máy xay loại bỏ các lớp vỏ thịt bọc ngoài để lấy nhân. Phương
pháp này hiện đang được áp dụng rộng rãi ở tất cả các vùng trồng cà phê và trong các doanh
nghiệp lớn nhỏ ở nước ta. Tuy nhiên, công nghệ này phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết, thời
gian chế biến kéo dài, sản phẩm tạo ra có chất lượng không cao.

Công nghệ chế biến cà phê bằng phương pháp ướt
Là một công nghệ chế biến phức tạp, công nghệ chế biến ướt bao gồm các giai đoạn phân
loại, xay xát, rửa quả tươi để loại bỏ vỏ, thịt và chất nhờn bên ngoài nhân để có cà phê thóc,

sau đó làm khô để có cà phê nhân sống. Phương pháp này cho sản phẩm chất lượng tốt, giảm
được đáng kể diện tích sân phơi (so với phương pháp khô thì mặt bằng chế biến giảm 70 –
80%), không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết. Tuy nhiên, công nghệ này đòi hỏi thiết bị máy
móc, phức tạp và phát sinh lượng nước thải lớn.

Công nghệ chế biến cà phê bằng phương pháp ướt


Vấn đề đặt ra là áp dụng công nghệ xử lý nước thải phù hợp với phương pháp ướt, giảm thiểu
ô nhiễm môi trường, để doanh nghiệp có thể áp dụng và duy trì sản xuất cà phê công nghệ
ướt cho chất lượng cà phê tốt hơn, tạo được thương hiệu cạnh tranh trên trường quốc tế.
Công ty môi trường Hòa Bình Xanh có nhiều năm kinh nghiệm xử lý nước thải chế biến cà
phê, chúng tôi chuyên tư vấn, thiết kế, thi công và chuyển giao công nghệ hệ thống xử lý
nước thải chế biến cà phê, công ty chúng tôi xin đưa ra thành phần, tính chất đặc trưng và đề
xuất công nghệ phù hợp để xử lý nước thải chế biến cà phê cho quý khách hàng tham khảo và
lựa chọn.

Đặc thù của nước thải chế biến cà phê (xử lý
nước thải chế biến cà phê)


Có lưu lượng tương đối khá lớn và ổn định



Chứa các hợp chất hữu cơ (thường ít độc) có nguồn gốc từ thực vật



Chất thải hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật chủ yếu là cacbonhydrat, lignin



Có các thông số ô nhiễm đặc trưng như hàm lượng TSS, BOD5, COD khá cao (cao
gấp 10 – 20 lần quy chuẩn)

Nguồn gốc phát sinh nước thải (xử lý nước
thải chế biến cà phê)
Nước thải chế biến cà phê phát sinh trong quá trình sơ chế và chế biến ở các công đoạn sau
Rửa thô: Đây là giai đoạn nước thải sinh ra có thành phần chủ yếu là chất rắn lơ lửng, các
chất ô nhiễm không cao.
Xay xát vỏ: giai đoạn này nước thải phát sinh ra ít nhưng có thành phần ô nhiễm cao, có độ
đục và lượng cặn cao. Ngoài ra, giai đoạn này còn thải ra lượng vỏ lớn tồn tại trong nước thải
Ngâm enzim lên men: Đây là giai đoạn phát sinh nước thải đáng kể nhất của quy trình chế
biến. Nước thải phát sinh từ giai đoạn này có thành phần hữu cơ cao, ngoài ra còn có độ nhớt
lớn
Rửa sạch: Nước thải giai đoạn này có lưu lượng ít, thành phần hữu cơ tương đối cao
Nước thải vệ sinh: phát sinh từ công đoạn vệ sinh các thiết bị, máy móc chế biến nhà xưởng
Nước thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình hoạt động sản xuất của công nhân…


Thành phần, tính chất nước thải chế biến
cà phê (xử lý nước thải chế biến cà phê)

Thành phần, tính chất nước thải chế biến cà phê
*Nhận xét: Nước thải ngành chế biến cà phê phù hợp với công nghệ xử lý nước thải bằng
phương pháp sinh học, có thể áp dụng thêm phương pháp xử lý hóa lý để xử lý triệt để các
thành phần ô nhiễm, nước thải sau xử lý đạt yêu cầu xả thải
Hệ thống xử lý nước thải ngành chế biến cà phê

Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước
thải chế biến cà phê (công nghệ tiêu biểu)


Công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê


Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước
thải chế biến cà phê
Nước thải đầu vào theo mương thu gom được dẫn về hố thu, trước khi vào hố thu nước thải
được dẫn qua song chắn rác để chắn rác có kích thước lớn (≥2mm) nhằm tách thành phần vỏ
cà phê có trong nước thải, tránh gây tắc nghẽn đường ống và tắc nghẽn bơm trong quá trình
vận hành
Hố thu thường có kích thước sâu để thu gom nước thải, trong hố thu bố trí bơm chìm để bơm
nước thải sang bể lắng cặn, bể lắng cặn có nhiệm vụ lắng cặn xơ bộ các thành phần chất rắn
lơ lửng có trong nước thải, phát sinh từ quá trình xay xát. Sau đó nước thải được dẫn sang bể
điều hòa, bể điều hòa, bể điều hòa có tác dụng điều hòa tính chất và lưu lượng nước thải
trong quá trình sản xuất. Trong bể điều hòa nước thải được xáo trộn liên tục nhờ bơm khuấy
chìm.
Nước thải tiếp tục được dẫn vào bể kỵ khí UASB, quá trình phân hủy kỵ khí trong bể UASB
theo phản ứng sau:
Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí à CO2 + CH4 + H2S + Sinh khối mới + …
Quá trình phân hủy trải qua 4 giai đoạn:


Giai đoạn 1: Thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử. Trong giai này các chất
thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, celluloses, lignin,…
chúng bị thuỷ phân, sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân huỷ
hơn. Các phản ứng thuỷ phân sẽ chuyển hoá protein thành amino axit, carbohydrates thành

đường đơn, và chất béo thành các axid béo.



Giai đoạn 2: Axit hoá. Trong giai đoạn này, các chất hữu cơ đơn giản lại phân hủy
chuyển hoá thành axit acetic, H2 và CO2. Các axit béo dễ bay hơi chủ yếu là axit acetic, axit
propionic và axit lactic . Ngoài ra CO2 và H2O, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được
hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrates. Vi sinh vật phân giải methane chỉ có thể
phân huỷ một số loại cơ chất nhất định như CO2+ H2, formate,acetate, methanol, CO. Sự hình
thành các axit có thể làm pH giảm.



Giai đoạn 3: Acetate hoá. Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn
axit hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.



Giai đoạn 4: Methane hoá. Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy kỵ khí.
Acetic, H2, CO2, axit fomic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới
Trong 3 giai đoạn thủy phân, axit hóa và acetic hóa, COD hầu như không giảm, COD chỉ
giảm trong giai đoạn methane hóa. (xử lý nước thải chế biến cà phê)
Nước thải sau khi qua bể UASB được dẫn sang bể thiếu khí Anoxic. Bể Anoxic kết hợp
Aerotank được lựa chọn để xử lý tổng hợp: khử BOD, nitrat hóa, khử NH4+ và khử NO3- thành
N2. Với việc lựa chọn bể bùn hoạt tính xử lý kết hợp đan xen giữa quá trình xử lý thiếu khí,


hiếu khí sẽ tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng
cacbon từ ngoài vào khi cần khử NO3-, tiết kiệm được 50% lượng oxy khi nitrat hóa khử
NH4+ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-. Nước thải trong bể Aerotank được

tuần hoàn liên tục lại bể Anoxic với lưu lượng từ 50% – 100% để thực hiện quá trình khử
NO3- có trong nước thải.
Tại bể sinh học hiếu khí Aerotank, không khí được cấp vào nhờ 2 máy thổi khí hoạt động
luân phiên 24/24h. Vi sinh trong bể Aerotank sẽ được bổ sung định kỳ mỗi tuần từ bùn tuần
hoàn tại bể lắng. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng
là CO2 và H2O là giảm nồng độ bẩn trong nước thải. Trong bể Aerotank còn lắp đặt vật liệu
tiếp xúc nhằm tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật với nước thải, đồng thời là môi trường
có vi sinh vật dính bám và phát triển.
Sau quá trình xử lý sinh học, nước thải tràn qua bể lắng để lắng bùn trong nước thải. Trong
bể lắng nước di chuyển trong ống trung tâm xuống đáy bể sau đó di chuyển ngược từ dưới lên
trên chảy vào máng thu nước để tràn sang bể khử trùng. Phần bùn lắng xuống đáy bể một
phần được tuần hoàn lại bể sinh học thiếu khí và hiếu khí để duy trì nồng độ bùn, phần bùn
dư sẽ được bơm vào bể chứa bùn.
Nước thải tiếp tục được dẫn sang bể chứa trung gian để bắt đầu quá trình xử lý hóa lý. Nước
thải từ bể chứa trung gian bơm lên bể keo tụ tạo bông, hóa chất NaOH, PAC, Polymer được
châm vào tạo ra các bông cặn có kích thước lớn dễ lắng bởi trọng lực. Nước thải được chảy
tự nhiên sang bể lắng hóa lý để lắng các bông cặn, nước trong được chảy vào máng thu và
chảy sang bể khử trùng.
Trong bể khử trùng Javen sẽ được bơm vào nước thải bằng bơm định lượng. Dưới tác dụng
của chất oxy hóa mạnh, các vi sinh vật trong nước thải sẽ bị tiêu diệt, đảm bảo nước thải đạt
tiêu chuẩn về mặt vi sinh.
Cuối cùng nước thải được bơm vào bồn lọc áp lực nhằm loại bỏ hàm lượng cặn còn sót lại
mà quá trình lắng chưa thực hiện được, đảm bảo độ trong cần thiết trước khi đưa vào nguồn
tiếp nhận
Nước thải sau xử lý đảm bảo quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT, Cột A sẽ xả ra nguồn tiếp
nhận. Quá trình lọc áp lực sẽ tạo ra cặn trong bồn lọc, sau một thời gian làm việc bồn lọc áp
lực được rửa lọc nhằm tách phần cặn ra khỏi bề mặt vật liệu lọc, nước rửa lọc sẽ được dẫn
vào hố thu.
Bùn dư của bể lắng sinh học và các bùn rắn từ các quá trình lược rác và tách dầu mỡ sẽ
đượcdẫn về bể chứa bùn. Quá trình ổn định bùn kỵ khí diễn ra trong thời gian dài sẽ làm cho

bùn ổn định, mất mùi hôi và dễ lắng. Sau đó bùn được đưa vào máy ép bùn nhằm giảm thể
tích bùn, chuyển hóa bùn ướt thành bùn khô và được đi chôn lấp.
Trên đây là công nghệ thường được áp dụng đối với xử lý nước thải chế biến cà phê. Tùy vào
từng quy mô, công suất và công nghệ chế biến cà phê mà áp dụng công nghệ xử lý nước thải
phù hợp.


Công nghệ xử lý nước thải chế biến cà
phê trên có các ưu điểm


Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, Nitơ cao



Đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra



Chi phí vận hành thấp chủ yếu bằng phương pháp sinh học, dễ vận hành (có thể đào
tạo những người chưa có chuyên môn về xử lý nước thải vận hành hệ thống)



Giảm thiểu tối đa thể tích bùn thải, dễ dàng vận chuyển và bảo quản có thể sử dụng
bùn để làm phân vi sinh bón cho cây trồng
Có thể tái sử dụng nước thải sau xử lý cho mục đích rửa cà phê ở công đoạn rửa nguyên liệu,
tưới cây, tưới đường, vệ sinh nhà xưởng …