Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường tại các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn thành phố sơn la

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC CƠ SỞ
CHẾ BIẾN CÀ PHÊ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ SƠN LA

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGUYỄN QUANG THÁI

HÀ NỘI, NĂM 2017


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT
GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC CƠ SỞ
CHẾ BIẾN CÀ PHÊ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ SƠN LA

NGUYỄN QUANG THÁI

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. PHẠM THỊ MAI THẢO

HÀ NỘI, NĂM 2017


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Cán bộ hướng dẫn: TS. Phạm Thị Mai Thảo
Cán bộ chấm phản biện 1: PGS.TS Đồng Kim Loan

Cán bộ chấm phản biện 2: TS. Nguyễn Thu Huyền
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:
HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
Ngày 29 tháng 12 năm 2017


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung
thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác
TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Nguyễn Quang Thái


ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới TS.
Phạm Thị Mai Thảo là người trực tiếp hướng dẫn khoa học, tận tình giúp đỡ và
định hướng giúp tôi hoàn thành luận văn của mình.
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường, tôi đã nhận được sự

hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của tập thể các Thầy, Cô giáo trong Khoa Môi
trường thuộc Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội. Tôi xin ghi nhận
và biết ơn sự giúp đỡ quý báu của các Thầy, Cô.
Tôi xin trân trọng cám ơn Lãnh đạo Chi cục Bảo vệ môi trường, Chính
quyền địa phương và bà con nông dân thành phố Sơn La đã nhiệt tình hỗ trợ, hợp
tác và giúp đỡ tôi thực hiện luận văn.
Trong thời gian nghiên cứu và làm luận văn, tôi cũng đã nhận được sự hỗ
trợ, tạo điều kiện và giúp đỡ từ phòng thí nghiệm Công ty MTV tư vấn môi
trường, Trung tâm Quan trắc Tài nguyên môi trường tỉnh Sơn La, tôi xin trân
trọng cám ơn.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình
đã động viên, chia sẻ và tạo điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành luận văn
của mình.
Hà Nội, ngày 29 tháng 12 năm 2017
Học viên cao học

Nguyễn Quang Thái


iii
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................ii
MỤC LỤC ....................................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... v
DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................ix
MỞ ĐẦU........................................................................................................................ 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ...................................................................................... 3

1.1. Tổng quan về cà phê .................................................................................. 3
1.1.1. Phân loại cà phê...................................................................................... 3
1.1.2. Sản phẩm cà phê trên thế giới................................................................. 6
1.1.3. Công nghệ chế biến cà phê ..................................................................... 7
1.2. Thành phần, tính chất và tác động môi trường do các loại chất thải phát
sinh trong hoạt động chế biến cà phê .............................................................. 17
1.2.1. Nước thải ............................................................................................... 17
1.2.2. Chất thải rắn ......................................................................................... 21
1.2.3. Khí thải .................................................................................................. 23
1.3. Một số phương pháp xử lý chất thải từ hoạt động chế biến cà phê ......... 25
1.3.1. Một số phương pháp xử lý nước thải cà phê......................................... 25
1.3.2. Phương pháp xử lý chất thải rắn .......................................................... 30
1.3.3. Phương pháp xử lý khí thải ................................................................... 33
CHƯƠNG 2.................................................................................................................36
PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................36
2.1. Đối tượng và phạm vi .............................................................................. 36
2.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................... 36
2.3. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 36
CHƯƠNG 3.................................................................................................................45
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................................45
3.1. Hiện trạng hoạt động sản xuất và chế biến cà phê tại thành phố Sơn La 45
3.1.1. Hiện trạng trồng và thu hoạch cà phê .................................................. 45


iv
3.1.2. Hiện trạng công nghệ chế biến cà phê tại vùng nghiên cứu................. 52
3.2. Hiện trạng môi trường tại các cơ sở chế biến cà phê ............................... 59
3.2.1. Môi trường nước ................................................................................... 59
3.2.2. Hiện trạng môi trường không khí.......................................................... 80
3.2.3. Chất thải rắn và môi trường đất .......................................................... 85

3.3. Hiện trạng thực hiện công tác quản lý môi trường .................................. 88
3.3.1. Hiện trạng thực hiện công tác bảo vệ môi trường tại các cơ sở CBCP88
3.3.2. Hiện trạng công tác QLMT đối với CSCBCP của cơ quan quản lý ..... 93
3.4. Dự báo chất thải từ hoạt động chế biến cà phê ....................................... 98
3.4.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến dự báo chất thải ......................................... 98
3.4.2. Các kịch bản dự báo phát sinh chất thải từ hoạt động chế biến cà phê
tại thành phố Sơn La ..................................................................................... 100
3.5. Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường ..................................................... 104
3.5.1. Đề xuất giải pháp quản lý cho cơ quan quản lý ................................. 104
3.5.2. Đề xuất giải pháp BVMT cho các CSCBCP ....................................... 110
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...............................................................................119


v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Sản lượng hạt cà phê của các nước năm 2013 ............................................7
Bảng 1.2. Lượng nước sử dụng cho hoạt động chế biến cà phê ở một số nước .......18
Bảng 1.3. Thành phần nước thải trong quá trình chế biến cà phê .............................19
Bảng 1.4. Thành phần và tính chất của chất thải cà phê từ vỏ cà phê và vỏ trấu .....22
Bảng 1.5. Hiệu quả xử lý của quá trình xử lý nước thải cà phê với thời gian lưu giữ
chất thải và tỉ lệ hàm lượng các chất hữu cơ .............................................................28
Bảng 2.1. Đối tượng điều tra phỏng vấn ...................................................................37
Bảng 2.2. Vị trí và số lượng phân tích nước thải ......................................................38
Bảng 2.3. Vị trí và số lượng mẫu phân tích nước mặt ..............................................39
Bảng 2.4. Thông số và phương pháp phân tích chất lượng nước .............................39
Bảng 2.5. Thông số và phương pháp phân tích chất lượng nước thải ......................41
Bảng 2.6. Thông số và phương pháp phân tích chất lượng không khí .....................42
Bảng 2.7. Thông số và phương pháp phân tích chất lượng đất.................................42
Bảng 3.1. Diện tích trồng cà phê theo địa giới cấp xã năm 2016 .............................45
Bảng 3.2. Kết quả điều tra các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn thành phố ..........48

Bảng 3.3. Kết quả điều tra công nghệ chế biến của các cơ sở CBCP .......................53
Bảng 3.4. Danh mục các cơ sở chế biến cà phê lớn trên địa bàn thành phố .............53
Bảng 3.5. Kết quả điều tra lượng nước thải phát sinh do chế biến cà phê ................60
Bảng 3.6. Vị trí và ký hiệu mẫu quan trắc nước mặt ................................................62
Bảng 3.7. Kết quả phân tích nước mặt đợt 1 .............................................................63
Bảng 3.8. Kết quả phân tích nước mặt đợt 2 .............................................................64
Bảng 3.9. Thời gian, ký hiệu mẫu phân tích nước tại hang Thẳm Tát Tòng ............71
Bảng 3.10. Thời gian, ký hiệu mẫu phân tích nước tại Nhà máy nước Sơn La ........73
Bảng 3.11. Nồng độ một số chất ô nhiễm của cơ sở chế biến cà phê .......................75
Bảng 3.12. Vị trí và ký hiệu mẫu quan trắc không khí .............................................80
Bảng 3.13. Kết quả phân tích môi trường không khí xung quanh đợt 1 ...................81
Bảng 3.14. Kết quả phân tích môi trường không khí xung quanh đợt 2 ...................81
Bảng 3.15. Kết quả phân tích môi trường không khí làm việc .................................83
Bảng 3.16. Kết quả điều tra khối lượng chất thải rắn từ chế biến cà phê .................85
Bảng 3.17. Kết quả phân tích mẫu đất tại cơ sở Quàng Văn Tính............................88


vi
Bảng 3.18. Số lượng cơ sở có thủ tục môi trường ....................................................89
Bảng 3.19. Kết quả điều tra tác động của hoạt động chế biến cà phê.......................92
Bảng 3.20. Thống kê công tác kiểm tra cơ sở chế biến cà phê .................................94
Bảng 3.21. Kịch bản các yếu tố ảnh hưởng tới phát sinh chất thải .........................101
Bảng 3.22. Dự báo sản lượng cà phê theo các kịch bản .........................................101
Bảng 3.23. Dự báo chất thải chưa qua xử lý theo các kịch bản ..............................102
Bảng 3.24. Dự báo chất thải phát sinh theo các kịch bản .......................................103
Bảng 3.25. Hiệu quả xử lý của các công trình tiêu biểu .........................................117
Bảng 3.26. Hiệu quả của một số quá trình kỵ khí trong xử lý nước thải công nghiệp
.................................................................................................................................117

vii
DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cấu tạo của quả cà phê ................................................................................. 5
Hình 1.2. Quy trình chế biến cà phê nhân bằng phương pháp ướt ............................ 8
Hình 1.3. Tách quả xanh bằng tay ................................................................................ 9
Hình 1.4. Bể siphon kim loại và sơ đồ cấu tạo ............................................................ 9
Hình 1.5. Quy trình công nghệ chế biến cà phê theo phương pháp khô.................12
Hình 1.6. Quy trình công nghệ theo phương pháp chế biến bán ướt ......................15
Hình 1.7. Sơ đồ dòng chảy để tạo ra khí sinh học từ nước thải cà phê ...................26
Hình 1.8. Quy trình ủ phân vi sinh .............................................................................30
Hình 3.1. Diện tích trồng cà phê qua các năm tại thành phố Sơn La ......................46
Hình 3.2. Sản lượng cà phê thành phố Sơn La phân theo địa giới cấp xã ..............47
Hình 3.3. Vị trí các cơ sở chế biến cà phê tại thành phố Sơn La .............................50
Hình 3.4. Sản lượng thu hoạch và sản lượng chế biến cà phê .................................52
Hình 3.5. Công nghệ chế biến cà phê nhân tại thành phố Sơn La...........................54
Hình 3.6. Công nghệ chế biến cà phê nhân của Doanh nghiệp tư nhân Minh Tiến
........................................................................................................................................58
Hình 3.7. Biểu đồ kết quả đo nồng độ pH, TSS trong nước mặt.............................65
Hình 3.8. Biểu đồ kết quả đo nồng độ DO trong nước mặt .....................................66
Hình 3.9. Biểu đồ kết quả đo nồng độ BOD5, COD trong nước mặt......................67
Hình 3.10. Biểu đồ kết quả phân tích nồng độ Amoni và Nitrit ..............................68
Hình 3.11. Biểu đồ kết quả phân tích nồng độ NO3-và PO43- ..................................69
Hình 3.12. Biểu đồ kết quả phân tích nồng độ coliform ..........................................70
Hình 3.13. Mức độ biến thiên của nồng độ mangan trong nước tại hang caster
Thẳm Tát Tòng .............................................................................................................72
Hình 3.14. Mức độ biến thiên của nồng độ mangan trong nước tại Nhà máy cấp
nước Sơn La..................................................................................................................74
Hình 3.15. Biểu đồ kết quả phân tích chỉ tiêu TSS và độ màu ................................76
Hình 3.16. Biểu đồ kết quả phân tích chỉ tiêu COD, BOD5.....................................77

viii
Hình 3.17. Biểu đồ kết quả phân tích chỉ tiêu Fe, Mn ..............................................78
Hình 3.18. Tỷ lệ các cơ sở chế biến cà phê có thủ tục môi trường..........................90
Hình 3.19. Phương pháp xử lý nước thải của cơ sở CBCP Quàng Văn Hồng ......91
Hình 3.20.Chất thải rắn là vỏ cà phê ..........................................................................93
Hình 3.21.Vị trí đề xuất quy hoạch nằm trong khu công nghiệp Mai Sơn...........108
Hình 3.22. Vị trí đề xuất Quy hoạchchế biến cà phê tại xã Chiềng Xôm.............109
Hình 3.23. Quy trình thực hiện ủ phân compost .....................................................111
Hình 3.24. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải cà phê. ..............................................114


ix
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Bảo vệ môi trường

BVMT

:

CB

: Chế biến

CBCP

: Chế biến cà phê

CQ

:

Cơ quan

CQQLNN

:

Cơ quan quản lý nhà nước

CS

: Cơ sở

CSCBCP

: Cơ sở chế biến cà phê

DN

: Doanh nghiệp

DNCBCP

: Doanh nghiệp chế biến cà phê

ĐA

: Đề án

ĐABVMT

: Đề án bảo vệ môi trường

ĐTM

: Báo cáo đánh giá tác động môi trường

ICO

: Tổ chức chế biến cà phê quốc tế

KHBVMT

:

ÔNMT

: Ô nhiễm môi trường

QCVN

: Quy chuẩn quốc gia Việt Nam

QLMT

: Quản lý môi trường

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TTMT

: Thủ tục môi trường

UBND

: Ủy ban nhân dân

Kế hoạch bảo vệ môi trường


x
Tóm tắt luận văn:
+ Họ và tên học viên: Nguyễn Quang Thái
+ Lớp:

CH2AMT

Khóa: 2A (2016-2018)

+ Cán bộ hướng dẫn: TS. Phạm Thị Mai Thảo
+ Tên đề tài: Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp bảo vệ
môi trường tại các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn thành phố Sơn La
1. Đặt vấn đề
Cà phê là một loại cây trồng chính được trồng trên toàn thế giới và là một
trong những loại đồ uống phổ biến nhất được tiêu thụ trên khắp thế giới. Việt Nam

là nước sản xuất cà phê lớn thứ hai sau Brazil. Trên toàn quốc, cà phê là cây trồng
xuất khẩu lớn thứ hai sau gạo và hoạt động trồng và chế biến cà phê đóng góp vào
hỗ trợ sinh kế của một tỷ lệ lớn nông dân nông thôn.
Cà phê ở nước ta được chế biến bằng phương pháp ướt hoặc khô. Phương
pháp chế biến cà phê ướt cho chất lượng cao hơn so với phương pháp khô. Chế
biến cà phê ướt của cà phê sử dụng rất nhiều nước ở các giai đoạn khác nhau trong
quá trình chế biến. Nước thải của quá trình chế biến cà phê giàu chất rắn lơ lửng
và chất rắn hòa tan hoàn toàn có khả năng phân huỷ sinh học. Nếu nước thải phát
sinh từ các hoạt động này được thải vào các vùng nước tự nhiên mà không được
xử lý sẽ làm ô nhiễm nước nguồn tiếp nhận.
Sơn La là một trong những tỉnh thành trồng cà phê lớn trong cả nước. Cà
phê trồng tại Sơn La chủ yếu là giống cà phê Arabica. Phương pháp chế biến sử
dụng chủ yếu là phương pháp ướt. Phương pháp chế biến này đòi hỏi sử dụng một
lượng nước lớn để loại bỏ thịt và vỏ quả, dẫn đến lượng nước thải phát sinh trong
hoạt động sản xuất cũng rất lớn với hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải cao.
Nước thải từ 1 tấn cà phê được chế biến theo phương pháp chế biến ướt thường
tạo ra nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) tương đương với BOD sinh ra trong chất thải
tạo ra bởi 2.000 người mỗi ngày.
Nước thải cà phê nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm nguồn nước, làm hư
hại các hệ sinh thái thủy sinh và đe doạ sức khoẻ của người dân và động vật hoang
dã gần đó làm giảm hiệu quả kinh tế từ sản xuất cà phê.


xi
Do vậy, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp bảo
vệ môi trường tại các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn thành phố Sơn La” làm
luận văn nhằm đánh giá hiện trạng quản lý và tình trạng ô nhiễm môi trường do
hoạt động chế biến cà phê trên địa bàn gây ra. Từ đó đưa ra các giải pháp mang
tính thực tiễn, áp dụng vào việc quản lý và tại các cơ sở chế biến.
2. Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá hiện trạng về hoạt động và ô nhiễm môi trường của các cơ sở chế
biến cà phê trên địa bàn thành phố Sơn La và đề xuất giải pháp quản lý môi trường
phù hợp.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng số lượng cơ sở, vùng nguyên liệu, tình hình hoạt
động, hiện trạng sản xuất, chế biến cà phê và công tác bảo vệ môi trường của các
cơ sở trên địa bàn thành phố Sơn La.
- Đánh giá tác động môi trường của hoạt động chế biến cà phê đối với môi
trường nước, đất, không khí.
- Đánh giá hiện trạng công tác quản lý môi trường đối với các cơ sở chế
biến cà phê của cơ quan quản lý.
- Dự báo lượng chất thải phát sinh đến năm 2025.
- Đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường phù hợp cho cơ sở chế biến cà phê
và từ phái cơ quan quản lý nhà nước.
4. Kết quả nghiên cứu đạt được
Thông qua việc sử dụng các phương pháp: phương pháp thu thập số liệu,
điều tra khảo sát thực địa, điều tra xã hội học, quan trắc và phân tích môi trường,
thống kê, xử lý số liệu đã thu được kết quả như sau:
4.1. Hiện trạng hoạt động sản xuất và chế biến cà phê
Kết quả nghiên cứu cho thấy, tại thành phố Sơn La diện tích trồng cà phê năm
2012 là 3.791 ha đến năm 2016 là 4.232 ha. Diện tích trồng cà phê tăng tăng trung
bình 110 ha/năm, tốc độ tăng bình quân 2,62%. Sản lượng cà phê năm 2016 đạt
28.439 tấn tập trung tại 4 xã (Chiềng Cọ, Chiềng Đen, Chiềng Ngần và Hua La)
của thành phố Sơn La.
Kết quả điều tra phỏng vấn các cơ sở chế biến cà phê tại thành phố Sơn La cho


xii
thấy, có 30 cơ sở chế biến cà phê. Các cơ sở tập trung tại 4 xã (Chiềng Cọ, Chiềng
Đen: 28 cơ sở, Quyết Tâm, Chiềng Xôm: 2 cơ sở). Tổng khối lượng cà phê được

chế biến là 20.880 tấn (trong đó cà phê quả tươi là 15.480 tấn, cà phê thóc là 5.400
tấn). Kết quả khảo sát cũng cho thấy có 29/30 cơ sở áp dụng công nghệ chế biến
ướt, có 1/30 cơ sở chế biến cà phê nhân từ cà phê thóc là cơ sở chế biến cà phê số
1 của Doanh nghiệp tư nhân Minh Tiến.
4.2. Hiện trạng môi trường tại các cơ sở chế biến cà phê
Kết quả nghiên cứu hiện trạng phát sinh nước thải tại các cơ sở chế biến cà
phê cho thấy: các cơ sở chế biến phát sinh từ 1-1,43 m3 nước thải, các cơ sở lớn
phát sinh lượng nước thải lớn hơn các cơ sở quy mô hộ gia đình. Tổng lượng
nước thải phát sinh do chế biến cà phê tại thành phố Sơn La là 19.485 m3 (216,5
m3/ngày đêm). Nồng độ ô nhiễm trong nước thải cao đặc biệt là các thông số
chất rắn lơ lửng, BOD5, COD, sunfua, tổng phốt pho, mangan, sắt có nồng độ
cao, vượt tiêu chuẩn nhiều lần. Nước thải gây ô nhiễm môi trường từ ngày
8/11/2017 tại khu vực cấp nước cho thành phố Sơn La. Nước sử dụng cấp cho
sinh hoạt có hàm lượng mangan cao hợp quy chuẩn 10 lần, đến ngày 19/11/2017
thì nước sử dụng cho sinh hoạt mới ổn định và có thể sử dụng cấp cho sinh hoạt.
Chất thải rắn phát sinh 43 tấn/ngày, chất thải rắn chưa được quản lý và xử lý đạt
tiêu chuẩn môi trường.
Kết quả nghiên cứu cho thấy chất thải rắn tại các cơ sở chế biến cà phê
chưa được xử lý, quản lý đảm bảo. Chất thải rắn dổ trực tiếp ra khu vực ven rìa
đường, vườn cà phê, khu vực đất trống để tự phân hủy. 30/30 cơ cở không có hệ
thống xử lý khí thải, chất thải rắn.
4.3. Công tác quản lý môi trường
Kết quả nghiên cứu cho thấy công tác quản lý môi trường tại các cơ sở chế
biến cà phê cho thấy: chỉ có 3 cơ sở lập thủ tục môi trường (ĐTM, KHBVMT),
không cơ sở nào lập thủ tục khai thác nước và xả thải vào nguồn nước. Có 29/30
cơ sở không có hệ thống xử lý nước thải, 30/30 cơ sở không có hệ thống xử lý
chất thải rắn. Việc thanh tra, kiểm tra, xử lý vi phạm của cơ quan quản lý còn hạn
chế và xử lý chưa được dứt điểm. Sơn La chưa có Quy hoạch chế biến cà phê, cắm
mốc hành lang cấp nước sinh hoạt cho thành phố Sơn La.

xiii
4.4. Dự báo chất thải rắn và nước thải
Kết quả dự báo dựa trên các 4 yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến việc sản
xuất phát sinh chất thải gồm: diện tích trồng, sản lượng cà phê, công nghệ chế
biến, hệ thống xử lý chất thải. Kết quả dự báo phát sinh chất thải cho thấy: năm
2018 nước thải chưa được xử lý thải ra môi trường từ 33.517 m3 đến 50.784 m3,
chất thải rắn phát sinh từ 6.983 tấn đến 10.580 tấn. Năm 2020 nước thải là 29.737
m3 đến 47004 m3, chất thải rắn phát sinh từ 6195.5 tấn đến 9.408 tấn. Năm 2025
nước thải là 19.909 m3 đến 37.176 m3, chất thải rắn phát sinh từ 4.148 tấn đến
7.745tấn.
4.5. Các giải pháp bảo vệ môi trường
Kết quả nghiên cứu các giải pháp bảo vệ môi trường phù hợp đối với các cơ
sở chế biến cà phê tại thành phố Sơn La: quy hoạch cơ sở chế biến cà phê vào khu
công nghiệp Mai Sơn, đây là khu công nghiệp đang được đầu tư hệ thống xử lý
nước thải đạt QCVN40:2011/BTNMT cột A. Do vậy việc quy hoạch tập trung các
cơ sở vào khu công nghiệp này làm giảm chi phí đầu tư hệ thống xử lý nước thải tại
xã Chiềng Cọ, Chiềng Đen. Giảm thiểu tối đa được các sự cố môi trường sảy ra đối
với khu vực đầu nguồn nước cấp sinh hoạt cho thành phố Sơn La khi đó việc đầu tư
hệ thống xử lý nước thải, chất thải rắn được tập trung và quản lý được đồng bộ.
Đề xuất các giải pháp nghiên cứu công nghệ, kỹ thuật để xử lý chất thải rắn,
nước thải do hoạt động chế biến cà phê. Đưa ra mô hình sổ tay mẫu nhằm quản lý
môi trường tại các cơ sở chế biến cà phê.


1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Cà phê là một loại cây trồng chính được trồng trên toàn thế giới và là một
trong những loại đồ uống phổ biến nhất được tiêu thụ trên khắp thế giới. Việt Nam

là nước sản xuất cà phê lớn thứ hai sau Brazil, chiếm 14,5% tổng sản lượng [1].
Việt Nam cũng là nước sản xuất cà phê Robusta lớn nhất với khoảng 40% sản
lượng Robusta toàn cầu. Trên toàn quốc, cà phê là cây trồng xuất khẩu lớn thứ hai
sau gạo [2] và hoạt động trồng và chế biến cà phê đóng góp vào hỗ trợ sinh kế của
một tỷ lệ lớn nông dân nông thôn, trong đó hơn 75% là những hộ có ít đất [2].
Cà phê ở nước ta được chế biến bằng phương pháp ướt hoặc khô. Phương
pháp chế biến cà phê ướt cho chất lượng cao hơn so với phương pháp khô. Hiện
tại ở Việt Nam, khoảng 75-80% Arabica và 15-20% Robusta được xử lý bằng
phương pháp ướt. Chế biến cà phê ướt của cà phê sử dụng rất nhiều nước ở các
giai đoạn khác nhau trong quá trình chế biến. Nước thải kết quả là giàu chất rắn lơ
lửng và chất rắn hòa tan hoàn toàn có khả năng phân huỷ sinh học. Nếu nước thải
phát sinh từ các hoạt động này được thải vào các vùng nước tự nhiên mà không
được xử lý sẽ làm ô nhiễm nước nguồn tiếp nhận.
Sơn La là một trong những tỉnh thành trồng cà phê lớn trong cả nước. Cà
phê trồng tại Sơn La chủ yếu là giống cà phê Arabica. Phương pháp chế biến sử
dụng chủ yếu là phương pháp ướt. Phương pháp chế biến này đòi hỏi sử dụng một
lượng nước lớn để loại bỏ thịt và vỏ quả, dẫn đến lượng nước thải phát sinh trong
hoạt động sản xuất cũng rất lớn với hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải cao.
Nước thải từ 1 tấn cà phê được chế biến theo phương pháp chế biến ướt thường
tạo ra nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) tương đương với BOD sinh ra trong chất thải
tạo ra bởi 2.000 người mỗi ngày [3]. Nước thải cà phê nếu không được xử lý sẽ
gây ô nhiễm nguồn nước, làm hư hại các hệ sinh thái thủy sinh và đe doạ sức khoẻ
của người dân và động vật hoang dã gần đó làm giảm hiệu quả kinh tế từ sản xuất
cà phê.


2
Do vậy, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiện trạng và đề xuất giải
pháp bảo vệ môi trường tại các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn thành phố Sơn
La” làm luận văn nhằm đánh giá hiện trạng quản lý và tình trạng ô nhiễm môi

trường do hoạt động chế biến cà phê trên địa bàn gây ra. Từ đó đưa ra các giải
pháp mang tính thực tiễn, áp dụng vào việc quản lý và tại các cơ sở chế biến.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá hiện trạng về hoạt động và ô nhiễm môi trường của các cơ sở chế
biến cà phê trên địa bàn thành phố Sơn La và đề xuất giải pháp quản lý môi trường
phù hợp.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng số lượng cơ sở, vùng nguyên liệu, tình hình hoạt
động, hiện trạng sản xuất, chế biến cà phê và công tác bảo vệ môi trường của các
cơ sở trên địa bàn thành phố Sơn La.
- Đánh giá tác động môi trường của hoạt động chế biến cà phê đối với môi
trường nước, đất, không khí.
- Đánh giá hiện trạng công tác quản lý môi trường đối với các cơ sở chế
biến cà phê của cơ quan quản lý.
- Dự báo lượng chất thải phát sinh đến năm 2025.
- Đề xuất biện pháp bảo vệ môi trường phù hợp cho cơ sở chế biến cà phê
và từ phái cơ quan quản lý nhà nước.


3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về cà phê
1.1.1. Phân loại cà phê
1.1.1.1. Giống cây cà phê
Cà phê thuộc chi thực vật, lớp Magnoliopsida, họ thiên thảo (rubiaceae),
giống coffea. Về loài, cà phê có 04 loài chính, gồm: caffea Arabica, caffea Robuste,
coffea Liberica, caffea Stenophylla. Hiện nay ở Việt Nam có 2 loại cà phê chính:
Arabica và Robusta; gần 90% diện tích cà phê ở Việt Nam được trồng cà phê vối
(Robusta), 10% trồng cà phê chè (Arabica) [4].
+ Cà phê Robuste (hay còn gọi là cà phê Vối, cà phê Rô) hình 1.1: Là cây

quan trọng thứ hai trong các loài cà phê. Khoảng 39% các sản phẩm cà phê được
sản xuất từ loại cà phê này. Nước xuất khẩu cà phê Robusta lớn nhất thế giới là Việt
Nam. Robusta chứa hàm lượng caffein cao hơn và có hương vị không tinh khiết
bằng cà phê Arabica, do vậy mà Arabica có giá trị hơn vì nó tạo nên thức uống có vị
ngon hơn, do đó đắt hơn cà phê robusta [4].
Cây cà phê Robusta có dạng cây gỗ hoặc cây bụi, chiều cao của cây trưởng
thành có thể lên tới 10 m. Quả cà phê có hình tròn, hạt nhỏ hơn hạt cà phê Arabica.
Hàm lượng caffein trong hạt cà phê robusta khoảng 2-4%, trong khi ở cà phê
Arabica chỉ khoảng 1-2%. Cà phê vối ưa sống ở vùng nhiệt đới, độ cao thích hợp để
trồng cây là dưới 1000m. Nhiệt độ ưa thích của cây khoảng 24-29°C, lượng
mưakhoảng trên 1000 mm. Do vậy, loài cà phê này được trồng chủ yếu ở các tỉnh
Dakak, Gia Lai, Kom Tum, đây là những vùng chuyên canh cà phê Robusta.
+ Cà phê Arabica: Loại này có hai loại đang trồng tại Việt Nam là cà phê
Moka và cà phê Catimor. Giống cà phê Arabica được trồng chủ yếu ở vùng Cầu Đất
(Đà Lạt) - là nơi trồng cà phê Arabica ngon nhất Việt Nam. Cây cà phê Moka chỉ
sinh trưởng và phát triển ở độ cao từ 1500m nên rất ít nơi trồng được cho nên ở Việt
Nam Moka là cà phê quý hiếm, luôn có giá cao hơn các loại cà phê khác; Catimor là
giống cà phê thuộc dạng thấp cây, cành đốt ngắn, có khả năng trồng dày, tính ưu
việt nổi bật của giống này là kháng bệnh rỉ sắt (Hemileia vastatrix), một loại bệnh
làm rụng lá cà phê dẫn tới năng suất thấp và bấp bênh.


4
Cây cà phê Arabica ưa sống ở vùng núi cao, thường được trồng ở độ cao từ
1000-1500 m. Loài cà phê này ưa thích nhiệt độ từ 16-25°C, lượng mưa khoảng trên
1000 mm. Cả nước chỉ có khoảng 10% tổng diện tích trồng cà phê là trồng cà phê
Arabica, tập chung chủ yếu ở Lâm Đồng, Thừa Thiên Huế, Quảng Trị, Nghệ An,
Hoà Bình, Sơn La, Điện Biên,… Cà phê Arabica là loại có giá trị kinh tế cao nhất
trong các loài cà phê. Ở Sơn La, loài cà phê này được trồng chủ yếu ở các huyện
Mộc Châu, Mai Sơn, Thuận Châu. Nổi tiếng nhất là cà phê được trồng tại Chiềng

Ban, Sinh Ban, Thành phố Sơn La.
1.1.1.2. Cấu tạo quả cà phê
Lớp vỏ quả: Là lớp vỏ ngoài, mềm có màu vàng hay đỏ, vỏ quả cà phê chè
mềm hơn vối và mít. rong vỏ quả có vết của alkaloid, tannin, caffeine, các loại
enzyme. Trong vỏ quả có 31,5 – 30,0% chất khô.
Lớp vỏ thịt: Dưới lớp vỏ quả; vỏ thịt cà phê chè mềm, dễ xay xát; vỏ thịt cà
phê mít thì cứng và dày. Vỏ thịt chứa nhiều đường và pectin.
Lớp nhớt: Nằm sát nhân, khó tách ra. Thành phần chính của lớp nhớt là
pectin, các loại đường khử và không đường, cellulose. Ngoài ra, còn có enzyme
pectase phân giải pectin trong quá trình lên men. Đặc tính của lớp này là không
hòa tan trong nước, hút ẩm rất mạnh vì vậy trở ngại cho việc phơi sấy khô và bảo
quản hạt cà phê.
Lớp vỏ trấu: Bao bọc quanh nhân, có màu trắng ngà, cứng, nhiều chất xơ.
Vỏ trấu cà phê chè mỏng, dễ đập vỡ hơn vỏ trấu của cà phê vối và mít. Thành
phần chính của vỏ trấu là cellulose, ngoài ra còn có hemicellulose và đường.
Lớp vỏ lụa: Bọc sát nhân, rất mỏng, mềm, có màu sắc và đặc tính khác
nhau tùy mỗi loại cà phê; vỏ lụa cà phê chè màu trắng bạc, dễ bong ra khỏi hạt
trong quá trình chế biến. Vỏ lụa cà phê vối màu nâu nhạt, vỏ lụa cà phê mít màu
vàng bám sát vào nhân.
Nhân: ở trong cùng, là phần chính của trái, mỗi trái thường có hai nhân, có
khi một hay ba nhân. Lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có những tế bào nhỏ,
trong đó có chứa những chất dầu. Phía trong là những tế bào lớn và mềm hơn [8].


5

Hình 1.1. Cấu tạo của quả cà phê
* Thành phần hóa học của quả cà phê
Thành phần vật lý của quả cà phê gồm lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu,
lớp nhân và vỏ lụa. Vỏ quả chiếm 41-45%, lớp nhớt chiếm từ 20-23%, lớp vỏ trấu

chiếm 6-8%, nhân và vỏ lụa chiếm 26-30%. Tùy vào từng loại cà phê mà tỷ lệ
thành phần khác nhau.
Trong vỏ quả sau khi chín đó là chất antoxian, trong đó có vết alcaloit,
tanin, caffeine và các loại men vỏ quả có từ 21,5 – 30% chất khô. Tùy từng loại cà
phê chè hay cà phê vối mà tỷ lệ thành phần hóa học của vỏ quả khác nhau, bao
gồm Protein (từ 9-11,2%), chất béo (từ 1,73-2%), Cellulose (từ 13,16-27,65%), tro
(3,22-3,33%), tamin (14,42%), pectin (4,07%), Caffeine (0,25-0,58%) [5].
Phía dưới lớp vỏ quả là lớp nhớt, gồm những tế bào mềm, không có
caffeine, tamin, có nhiều đường và Pectin, thành phần hóa học của mớp nhớt gồm:
Pectin (28,7-33%), đường khử (30-45,8%), đường không khử (20%), xenlulo và
tro 17% [5].
Độ pH trong lớp nhớt tùy theo độ chín của quả, thường từ 5,6-5,7, đôi
khi 6,4 trong lớp nhớt đặc biệt có men pectaza phân giải pectin trong quá trình
lên men.


6
Thành phần hóa học vỏ trấu gồm: Hợp chất có dầu (0,35%), protein (0,221,46%), xenlulo (61,8-67,8%), hemixenlulo (11,6%), chất tro (0,96-3,3%), đường
27%, pantosan 0,2%. Trong vỏ trấu có một ít caffeine, khoảng 0,4% do từ nhân
khuếch tán ra lúc lên men hoặc lúc phơi khô [5].
Cà phê nhân ở dạng thương phẩm gồm có: nước, khoáng, lipid, protein,
gluxit. Ngoài ra còn có những chất khác mà ta thường gặp trong thực vật là những
acid hữu cơ chủ yếu như acid clorogenic và càc ankaloit. Ngoài ra trong nhân cà
phê còn có một lượng đáng kể vitamin, các chất bay hơi và các cấu tử gây mùi
thơm. Hiện nay người ta đã tìm ra có tới hơn 70 chất thơm hỗn hợp lại thành mùi
thơm của cà phê. Trong cà phê chủ yếu là vitamin nhóm B như B1, B2, B6, B12
và các loại acid hữu cơ là tiền vitamin.
Cà phê nhân có một thành phần hóa học rất phức tạp. Khi trái cà phê chín
được hái, hạt chứa chừng 48 - 50% ẩm và 50 - 52% chất khô. Các thành phần chủ
yếu của hạt cà phê gồm: Cacbonhydrate, hợp chất Nitơ, Chlorogenic Acid, hợp

chất hương cà phê, Cacboxylic Acid, các chất khoáng [5].
1.1.2. Sản phẩm cà phê trên thế giới
Các nhà sản xuất cà phê chính trên thế giới là Brazil, sau đó là Việt Nam,
Columbia, Indonesia, Ethiopia và Ấn Độ [6]. Tổng sản lượng cà phê đã tăng từ
128.636.000 bao từ năm 2008 lên 145.775.000 bao trong năm 2013 (Bảng 1.1). Tại
Úc và Nhật Bản nhu cầu về cà phê đặc sản đã tăng lên khi nhu cầu tiêu dùng toàn
cầu tăng. Vì vậy, có thể nói rằng không tồn tại biên giới giữa các quốc gia trong nhu
cầu thưởng thức cà phê của khách hàng. Cà phê là mặt hàng được giao dịch trên các
giao dịch kỳ hạn và giao dịch hàng hoá quan trọng nhất, ở London và New York [7].
Cà phê Arabica chiếm khoảng 64%, trong khi robusta chiếm khoảng 35%
sản lượng của thế giới; các loại cà phê khác không có giá trị thương mại như Coffea
excelsa, coffea liberica, caffea stenophyllachỉ chiếm 1% [8]. Từ 01kg cà phê
Robusta, người ta có thể sản xuất được khoảng 0,33 đến 0,45 kg cà phê hòa tan (3%
độ ẩm). Quá trình này tạo ra một lượng lớn chất thải màu sẫm (550 đến 670g/kg hạt
cà phê) có chứa 15,2-17,9% lipid phụ thuộc vào các loại cà phê [9].


7
Bảng 1.1. Sản lượng hạt cà phê của các nước năm 2013
Nước

Sản lượng
(nghìn bao)

Brazil

49,152

Vietnam

27,500

Colombia

10,900

Indonesia

11,667

Ethiopia

6600

India

5192

Peru

4200

Honduras

4200

Mexico

3900

Uganda

3600

Guatemala

3130

Ivory coast

2100
Nguồn: [6]

1.1.3. Công nghệ chế biến cà phê
1.1.3.1. Công nghệ chế biến cà phê trong nước
Hầu hết cà phê trao đổi trong buôn bán trên thị trường hiện nay là cà phê
nhân sống thường được sơ chế tại các cơ sở sản xuất nguyên liệu. Ở nước ta hiện
nay, việc sơ chế cà phê thường được tiến hành trong các hộ gia đình, các chủ vườn
nhỏ với sân phơi đất tạm hoặc mặt đường và bằng những loại công cụ thô sơ.
Hai phương pháp được dùng phổ biến trong sản xuất là chế biến ướt và chế biến
khô [10].
a. Công nghệ chế biến ướt
Phương pháp chế biến cà phê ướt phức tạp hơn chế biến khô và thường được
áp dụng cho cà phê Arabica. Đặc điểm chính của chế biến ướt là phần thịt giữa hạt
và vỏ cà phê được loại bỏ trước khi làm khô cà phê.
Viện công nghệ thực phẩm – Bộ Công Thương đã ban hành sổ tay hướng
dẫn quy trình chế biến cà phê theo phương pháp ướt. Tài liệu cho thấy quy trình
công nghệ chế biến cà phê bằng phương pháp ướt được phân thành 3 loại: phương

8
pháp lên men truyền thống, phương pháp đánh nhớt cơ học, phương pháp sử dụng
enzim [11].
 Quy trình công nghệ
Cà phê tươi
sau thu hoạch

Lọc, rửa sơ bộ

Nước thải và chất thải
như cành, lá, đất, đá, quả
xanh

Xát vỏ

Vỏ quả / Nước thải

Ngâm ủ

Nước thải

Rửa nhớt

Nước thải

Nước cấp

Làm ráo nước
và phơi sấy

Sàng tạp chất,
tách đá

Xát cà phê thóc
khô và đánh
bóng

Tạp chất

Tạp chất nhẹ và vỏ lụa

Phân loại cà
phê theo kích
thước, trọng
lực, màu sắc

Đóng gói và
bảo quản

Hình 1.2. Quy trình chế biến cà phê nhân bằng phương pháp ướt.


9
 Mô tả quy trình công nghệ
Theo sổ tay Hướng dẫn quy trình chế biến cà phê theo phương pháp ướt của
Viện Công nghiệp Thực phẩm – Bộ Công thương [11], quy trình chế biến cà phê
nhân bằng phương pháp ướt bao gồm các bước cơ bản như sau:
- B1: Lọc rửa sơ bộ quả sau khi thu hoạch.
Cần làm sạch khối quả chín thu hoạch về, vì trong khối quả luôn luôn có lẫn
quả xanh, quả khô, cành lá cây, thậm chí các tạp chất như đá sỏi… làm giảm chất

lượng của quả chín và làm hại máy trong quá trình chế biến.
+ Sơ loại: Chọn lựa bằng tay - rất cần thiết để lựa ra những quả xanh. Trong
trường hợp đưa trực tiếp quả vào máy xát không qua bể siphon hay máy rửa thì phải
lựa ra cả những quả khô, cành lá, đá sỏi một cách triệt để.

Hình 1.3. Tách quả xanh bằng tay
+ Phân loại qua bể siphon - sau khi quả được sơ loại, đưa vào bể đầy nước,
đá sỏi sẽ bị chìm xuống tận cùng đáy bể. Quả nhẹ, quả khô và lá cây, cành khô đi
qua cửa đập tràn (cửa số 3). Quả nặng được dẫn theo ống siphon (cửa số 02) qua
máy xát. Bể siphon không tách được quả xanh ra khỏi khối quả chín

Hình 1.4. Bể siphon kim loại và sơ đồ cấu tạo