Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135 m3ngày đêm

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
TP. HCM, ngày tháng 05 năm 2018

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS. LÊ THỊ NGỌC DIỄM

1


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................

..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
TP. HCM, ngày tháng 05 năm 2018
GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

2


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập tại trường, thầy cô đã tận tình dạy dỗ, giúp đỡ va
truyền đạt cho em những kiến thức quý báu. Em rất cảm ơn thầy cô đã tạo mọi điều
kiện tốt nhất để em học hỏi về nganh học của mình, tham gia các khóa học nhận
thức về nganh của mình.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin chân thanh cảm ơn quý thầy cô ở khoa
Môi trường - Trường Đại học Tai nguyên va Môi trường Thanh phố Hồ Chí Minh
cùng các tác giả của các nguồn bai viết đã tạo điều kiện va tận tình giúp đỡ em
hoan thanh đồ án nay. Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên
hướng dẫn la ThS. Lê Thị Ngọc Diễm đã quan tâm va tận tình giúp đỡ em trong
suốt quá trình lam đồ án.
Do đây la đồ án môn học nên em còn gặp nhiều khó khăn. Đồng thời, trình độ lý
luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn va kiến thức cá nhân còn hạn chế nên đồ án
nay không thể tránh những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự góp ý của
quý thầy cô để em có thể học hỏi thêm nhiều kiến thức va kinh nghiệm cho bản
thân mình.
Thay mặt cho tất cả sinh viên đang học tập va nghiên cứu tại trường, em xin

chân thanh cảm ơn quý thầy cô.
Em xin chân thanh cảm ơn!

3


MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN....................................................i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN......................................................ii
LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………...iii
MỤC LỤC.....……………………………………………………………………...iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH......................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG.............................................................................................viii
MỞ ĐẦU.......……………………………………………………………………...ix
CHƯƠNG 1....TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ............................1
1.1. Giới thiệu chung:........................................................................................1
1.1.1. Lịch sử phát triển:..............................................................................1
1.1.2. Các đặc điểm chung của ca phê Việt Nam:........................................2
1.1.3. Tình hình sản lượng va xuất khẩu ca phê tại Việt Nam:....................3
1.2. Các phương pháp chế biến ca phê:..............................................................5
1.2.1. Cấu trúc của trái ca phê chin:............................................................5
1.2.2. Các phương pháp chế biến ca phê.....................................................5
1.3. Các vấn đề ảnh hưởng đến môi trường của nha máy sản xuất:...................7
CHƯƠNG 2....TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CÀ PHỀ VÀ PHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝ.......................................................................................8
2.1. Tổng quan về nước thải:..............................................................................8
2.1.1. Các thanh phần trong nước thải ca phê:.............................................8
2.2. Các phương pháp xử lý nước thải:..............................................................9
2.3. Phương pháp xử lý hóa học:......................................................................14
2.3.1. Đông tụ va keo tụ:...........................................................................14

2.3.2. Trung hòa:.......................................................................................14
2.3.3. Oxy hóa khử:...................................................................................15
2.3.4. Điện hóa:.........................................................................................15
2.3.5. Phương pháp xử lý hóa lý:...............................................................15
2.3.6. Tuyển nổi:........................................................................................15
2.3.7. Hấp phụ:..........................................................................................16
2.3.8. Phương pháp xử lý sinh học:...........................................................16
2.3.9. Mương oxy hóa:..............................................................................18
CHƯƠNG 3....ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ.19
3.1. Lưu lượng, thanh phần của nước thải chế biến ca phê:.............................19
3.1.1. Lưu lượng nước thải:.......................................................................19
4


3.1.2. Thanh phần, tính chất của nước thải:...............................................19
3.1.3. Đề xuất công nghệ xử lý:.................................................................22
CHƯƠNG 4....TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.................................................................29
4.1. Tính toán các công trình:...........................................................................29
4.2. Song chắn rác:...........................................................................................30
4.3. Bể thu gom................................................................................................33
4.4. Bể điều hòa:..............................................................................................34
4.5. Bể sinh học kỵ khí vật liệu đệm:...............................................................37
4.6. Tính toán bể sinh học hiếu khí..................................................................39
4.7. Bể lắng bùn sinh học:................................................................................45
4.8. Bể khử trùng:............................................................................................49
4.9. Bể tạo keo tụ:............................................................................................51
4.10. Bể tạo bông:............................................................................................52
4.11. Bể lắng hóa lý:........................................................................................54
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ....................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................58

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hoa ca phê...............................................................................................1
Hình 1.2: Phân loại hạt ca phê.................................................................................2
Hình 1.3: Sản lượng xuất khẩu ca phê của Việt Nam..............................................4
Hình 1.4: Giá xuất khẩu trung bình ca phê của Việt Nam những năm qua..............4
Hình 1.5: Cấu tạo hạt ca phê....................................................................................5
Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ sản xuất ca phê theo phương pháp kết hợp...................6
Hình 2.1: Song chắn rác........................................................................................10
Hình 2.2: Sơ đồ bể lắng cát ngang(hình vuông) với hệ thống cơ giới lấy cặn.......11
Hình 2.3: Bể tách dầu............................................................................................11
Hình 2.4: Bể điều hòa............................................................................................12
Hình 2.5: Thiết bị lọc nhanh..................................................................................14
Hình 2.6: Bể Aerotank...........................................................................................17
Hình 2.7: Mương oxy hóa.....................................................................................19

6


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Dự báo diện tích gieo trồng ca phê theo tỉnh tại Việt Nam........................3
Bảng 3.1: Thanh phần tính chất nước thải chế biến ca phê.....................................20
Bảng 3.2: Hiệu quả xử lý cho các công trình đơn vị tiêu biểu................................21
Bảng 3.3: Các quá trình điển hình va số liệu về hiệu quả của quá trình kị khí xử lý
nước thải công nghiệp............................................................................................21
Bảng 3.4 Hiệu suất của thiết bị...............................................................................29

Bảng 4.1: Giới thiệu hệ số không điều hòa phụ thuộc vao lưu lượng nước thải theo
tiêu chuẩn nganh mạng lưới bên ngoai vao công trình TCVN 51- 84....................30
Bảng 4.2: Các thông số xây dựng mương đặt song chắn rác..................................33
Bảng 4.3: Thông số xây dựng bể gom....................................................................34
Bảng 4.4: Thông số xây dựng bể điều hoa..............................................................37
Bảng 4.5: Thông số xây dựng bể Aerotank.............................................................45
Bảng 4.6: Bảng các thông số chọn tải trọng xử lí bể lắng sinh học........................46
Bảng 4.7: Tổng hợp tính toán bể lắng.....................................................................49
Bảng 4.8: Thông số bể khử trùng...........................................................................50
Bảng 4.9: Tổng hợp tính toán bể lắng hóa lý..........................................................57

7


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, cây ca phê đang trở thanh một cây trồng thế mạnh va
thu hút được nhiều người trồng bởi giá trị kinh tế to lớn. Xuất khẩu ca phê của Việt
Nam hiện đang nằm trong những nước đứng đầu thế giới. Nông dân ở các tỉnh
trồng nhiều ca phê như Dalak, Lâm Đồng, Quảng Trị, Sơn La, Điện Biên … cũng
giau lên nhờ cây ca phê. Cũng chính vì vậy ma nganh công nghiệp chế biến ca phê
của nước ta không ngừng phát triển theo sự gia tăng của diện tích trồng cây ca phê.
Theo số liệu thống kê trong những năm qua cho thấy nhu cầu tiêu thụ ca phê trên
toan cầu đã tăng liên tục trong 3 năm gần đây. Cụ thể mức tiêu thụ năm 2008 la 130
triệu bao (60kg/bao), mức tiêu thụ năm 2009 la 132 triệu bao va năm 2010 la 134
triệu bao. Theo dự đoán của các chuyên gia, tình hình tiêu thụ ca phê sẽ tăng tiếp
tục tăng mạnh trong năm 2011.
Cùng với sự phát triển của nganh công nghiệp chế biến ca phê thì các vấn đề về
môi trường của nganh công nghiệp nay gây ra cũng ngay cang trầm trọng. Đặt biệt
la vấn đề xử lý nước thải. Trước thực trạng đó, đề tai tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử

lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê công suất là 135 m 3/ngày đêm” được lựa
chọn sẽ góp phần lam giảm mức độ ô nhiễm của nganh công nghiệp chế biến ca
phê đến môi trường, góp phần tạo ra môi trường ngay cang xanh, sạch hơn.
2. Mục tiêu cho đề tài
Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nha máy chế biến ca với công suất la 135
m3/ngay đêm, đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 24:2009/BTNMT, loại B.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI


Đối tượng đề tai : Nước thải nha máy chế biến nhân ca phê từ hạt tươi.



Thời gian thực hiện đề tai: Từ 30/5/2018 đến 1/06/2018

3. Nội dung đề tài


Đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất va khả năng gây ô nhiễm môi trường
của nganh chế biến ca phê.



Tổng quan, khảo sát thanh phần va tính chất nước thải chế biến ca phê tại nha
máy.



Phân tích va lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho Nha máy.



Tính toán các công trình đơn vị cho trạm xử lý nước thải chế biến ca phê của
Nha máy.
8


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ

1.1. Giới thiệu chung:
1.1.1. Lịch sử phát triển:
Cây ca phê đầu tiên chỉ được trồng ở châu Phi va Ả Rập, nhưng sau được đem
phân bố ở nhiều nơi khác trên thế giới với điều kiện hợp phong thổ.
Người Ha Lan đem phổ biến việc canh tác ca phê đến các xứ thuộc địa của họ.
Thống đốc Van Hoorn cho trồng ca phê trên đảo Tích Lan (Sri Lanka ngay nay) vao
năm 1690 (có tai liệu ghi la năm 1658), rồi sau du nhập sang đảo Java (Indonesia)
năm 1696 (hoặc 1699). Năm 1710, thương gia Âu châu đem cây ca phê về va trồng
thử trong các khu vườn sinh vật ở Âu châu. Amsterdam la nơi đầu tiên cây ca phê
nảy mầm trên lục địa châu âu.

Hình 1.1: Hoa cà phê
Năm 1718 người Ha Lan mang cây ca phê tới Surinam, rồi năm 1725 thì người
Pháp mang đem trồng ở Cayenne, 1720/1723 va Martinique v.v. Sang cuối thế kỷ
18 cây ca phê đã được trồng ở khắp các xứ sở nhiệt đới, chủ yếu do sự banh trướng

thuộc địa của các đế quốc Âu châu.
Đồn điền ca phê đầu tiên được lập ở Việt Nam la do người Pháp khởi sự ở gần
Kẻ Sở, Bắc Kỳ vao năm 1888. Giống ca phê arabica (tức ca phê chè) được trồng ở
ven sông. Sau việc canh tác ca phê lan xuống vùng Phủ Lý, Ninh Bình, Thanh Hóa,
Nghệ An, Kon Tum va Di Linh. Năm 1937-1938 tổng cộng trên lãnh thổ Việt Nam
SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

1


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

có 13.000 ha ca phê, cung ứng 1.500 tấn. Hiện tại,Việt Nam có ba loại ca phê chính,
đó la ca phê chè (arabica), ca phê vối (robusta), ca phê mít (lyberica). [1]

Hình 1.2: Phân loại hạt cà phê
1.1.2. Các đặc điểm chung của cà phê Việt Nam:
Việt Nam được chia thanh hai vùng khí hậu phù hợp việc gieo trồng ca phê:
 Vùng Tây Nguyên: Chủ yếu trồng ca phê vối;
 Các tỉnh miền Bắc: Chủ yếu trồng ca phê chè;
Trong đó, diện tích ca phê vối chiếm hơn 95% tổng diện tích gieo trồng.

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

2

Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

Bảng 1.1 Dự báo diện tích gieo trồng cà phê theo tỉnh tại Việt Nam
(Nguồn: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn các tỉnh, Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn, các công ty xuất khẩu và thương lái địa phương)
1.1.3. Tình hình sản lượng và xuất khẩu cà phê tại Việt Nam:
- Sản lượng:
Sản lượng ca phê rang xuất khẩu của Việt Nam trong niên vụ 2015/16 đạt 550
nghìn bao, ong khi đó sản lượng ca phê hoa tan xuất khẩu đạt 2 triệu bao. Theo dự
báo của các chuyên gia, sản lượng xuất khẩu ca phê rang của nước ta trong niên vụ
2016/17 sẽ không có sự thay đổi do nganh nay hiện có mức phát triển thấp. Trong
khi đó, sản lượng xuất khẩu ca phê hoa tan sẽ tăng thêm 100.000 bao đạt 2,1 triệu
bao do các công ty có thị trường xuất khẩu chính la Trung Quốc đang nhận được
nguồn vốn đầu tư lớn.

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

3


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

Hình 1.3: Sản lượng xuất khẩu cà phê của Việt Nam
(Nguồn: Tổng cục hải quan Việt Nam)

-

Xuất khẩu:

Giá xuất khẩu hạt ca phê Robusta tươi va chưa được phân loại trong 7 tháng đầu
niên vụ 2016/17 cao hơn mức giá cùng kỳ 5 năm vừa qua va luôn ở trên mức
$1.900. Nguyên nhân dược cho la do sự sụt giảm về sản lượng va nguồn hang dự
trữ tại cả hai thị trường, Bra-xin va Việt Nam.

Hình 1.4: Giá xuất khẩu trung bình cà phê của Việt Nam những năm qua
(Nguồn: Trung tâm thông tin xúc tiến du lịch Đắk Lắk, Hiệp hội cà phê Việt Nam,
Trung tâm giao dịch cà phê Buôn Ma Thuột (BCEC) và các nhà xuất khẩu trong
nước)
SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

4


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

1.2. Các phương pháp chế biến cà phê:
1.2.1. Cấu trúc của trái cà phê chin:
 Lớp vỏ (Pulp): Trái ca phê chin thường có vỏ mau đỏ ( một số giống có vỏ mau
vang), trái chưa chín có vỏ mau xanh lá.
 Lớp thịt/cơm (Mucilage): Lớp cơm nay có vị ngọt như các loại trái cùng chủng
loại như seri, nhầy dinh dính ướt.
 Lớp vỏ trấu (Parchment): Lớp vỏ nay day cứng bảo vệ hạt ca phê

 Lớp vỏ lụa (Silver Skin): Mỏng bao bọc hạt ca phê
 Hạt ca phê (Bean/Seed): Thường 1 trái ca phê chín sẽ có 2 hạt ca phê nhân
(Green Bean), chúng ta sẽ rang va xay hạt ca phê nay để sử dụng pha chế.

Hình 1.5: Cấu tạo hạt cà phê
(Nguồn: Purio Coffee)
1.2.2. Các phương pháp chế biến cà phê
Có hai phương pháp chế biến ca phê sống:
 Phương pháp khô (tự nhiên);
 Phương pháp ướt (phương pháp rửa);
Phương pháp khô:
Trái ca phê được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời, chúng sẽ được cao vai lần
trong một ngay va được che kín để tránh sương vao ban đêm;
Sau một vai tuần, trái sẽ khô va sẵn sang để bóc vỏ. Một số người Ethiopia va
hầu hết người Brazil dùng phương pháp khô. Tại Việt Nam, phương pháp nay cũng
được sử dụng khá rộng rãi tại các hộ dân trồng ca phê.

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

5


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

Đối với phương pháp khô, điều kiện chế biến đơn giản nhưng phụ thuộc hoan
toan vao thời tiết, thời gian chế biến kéo dai, sản phẩm tạo ra có chất lượng không cao.
Phương pháp ướt:

Vỏ sẽ được lấy ra bằng máy để lại một chất dính như keo bao quanh hạt. Ở thời
điểm nay, sự tách rời bằng máy móc có thể lam tổn thương hạt ca phê.
Sau đó hạt ca phê sẽ được bỏ vao những cái chum ủ men lớn để cho tan đi
những vỏ ca phê còn dính lại trên hạt.
Sau cùng, hạt ca phê sẽ được rửa cho hết sạch vỏ va được phơi khô dưới ánh
nắng mặt trời hoặc la máy sấy.
Với phương pháp ướt, việc sản xuất chủ động hơn nhưng tốn nhiều thiết bị,
nước va năng lượng. Tuy nhiên, sản xuất theo phương pháp nay rút ngắn được thời gian
chế biến va cho sản phẩm có chất lượng cao hơn.

Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ sản xuất cà phê theo phương pháp kết hợp
SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

6


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

(Nguồn: Thư viện học tài liệu mở Việt Nam)
1.3. Các vấn đề ảnh hưởng đến môi trường của nhà máy sản xuất:

 Ô nhiễm của nước thải
Trong quá trình hoạt động của công ty sẽ phát sinh ra một lượng nước thải tác
động đến môi trường nước, bao gồm các nguồn gốc chủ yếu sau:
 Nước thải chế biến:
Nguồn gốc nước thải chế biến ca phê nhân của công ty xuất phát từ các công
đoạn sau:

 Rửa thô: Đây la giai đoạn nước thải sinh ra có thanh phần chủ yếu la chất
rắn lơ lửng, các chất ô nhiễm không cao. Nước thải trong giai đoạn nay
không đáng kể;
 Xay vỏ: Trong giai đoạn nay nước thải sinh ra ít nhưng có thanh phần rất
đậm đặc, có độ đục va lượng cặn cao. Ngoai ra, giai đoạn nay còn thải ra
lượng vỏ lớn lam cho nước thải có lượng rác rất đáng kể
 Ngâm enzim: Đây la giai đoạn phát sinh nước thải đáng chú ý nhất của quy
trình chế biến. Nước thải phát sinh từ giai đoạn nay có thanh phần hữu cơ
cao, ngoai ra còn có độ nhớt lớn
 Rửa sạch: Nước thải giai đoạn nay có thanh phần hữu cơ tương đối cao
 Nước thải vệ sinh: Phát sinh từ công đoạn vệ sinh các thiết bị chế biến
 Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt thải khu vực văn phòng, từ các khu vệ
sinh, v.v… có chứa các thanh phần cặn bã (TSS), các chất hữu cơ (BOD/COD),
chất dinh dưỡng (N,P) va vi sinh gây bệnh.

 Ô nhiễm chất thải rắn
 Rác thải sinh hoạt:
Rác thải từ sinh hoạt của nhân viên va công nhân vận hanh thải ra mỗi ngay rác
thải có ham lượng hữu cơ cao, dễ phân hủy như thức ăn thừa, các loại rác thải từ
việc sinh hoạt khác như: bao nilông, thùng carton.
Mỗi ngay lượng rác thải do nhân viên va công nhân thải ra vao khoảng 40 kg.
Lượng rác nay sẽ được thu gom trong các thùng rác, sau đó giao cho đơn vị dịch vụ
công cộng địa phương xử lý hoặc đốt bỏ.
 Chất thải rắn từ hoạt động chế biến:
Chất thải rắn từ hoạt động chế biến chủ yếu la vỏ ca phê, bao bì chứa nguyên liệu,
canh, que còn sót khi thu hoạch.
SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

7

Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

 Ô nhiễm do khí thải
 Ô nhiễm do hoạt động của lò sấy, quá trình xay vỏ từ quá trình chế biến khô.
 Ô nhiễm từ tiếng ồn, rung động va nhiệt

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CÀ PHỀ VÀ PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ

2.1. Tổng quan về nước thải:
Nước thải la chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người va đã
bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Thông thường nước thải được phân loại
theo nguồn gốc phát sinh. Đây cũng la cơ sở cho việc lựa chọn công nghệ xử lý
nước thải. Theo cách phân chia, có các loại nước thải sau:
 Nước thải sinh hoạt
Đây cũng la nước thải phát sinh từ quá trình sinh hoạt của con người như vệ
sinh, giặt giũ, chế biến thực phẩm,… tại các khu dân cư, khu vực hoạt động thương
mại, công sở, trường học, bệnh viện va các cơ sở khác. Thanh phần của loại nước
thải nay tương đối đơn giản, bao gồm các chất hữu cơ dễ phân hủy (Cacbon,
hydrat, dầu mỡ,…), chất khoáng (photphat, nito, magie,…) va vi sinh vật.
 Nước thải công nghiệp
Nước thải công nghiệp la nước thải từ các nha máy đang hoạt động, có cả
nước thải sinh hoạt trong đó nước thải công nghiệp la chủ yếu. Thanh phần va tính
chất nước thải công nghiệp rất đa dạng va phụ thuộc vao nhiều yếu tố như: nganh

nghề sản xuất, trình độ của dây chuyền san xuất, nguyên vật liệu, lưu lượng,…
 Nước thấm qua
Đây la nước thải vao hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp
nối, các ống có khuyết tật hoặc thanh của hố ga.
 Nước thải đô thị
Nước thải đô thị la thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát
nước của thanh phố. Đó la hỗn hợp của các loại nước thải trên.
2.1.1. Các thành phần trong nước thải cà phê:
Thanh phần chính của nước thải từ các nha máy chế biến ca phê la đường, nhớt,
các chất hữu cơ, va hương liệu tự nhiên.

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

8


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

Đường: Đường đến từ nhớt hoặc phần ngoai của quả ca phê. Trong quá trình
lên men, đường bị phân huỷ thanh rượu va khí các-bô-níc. Sau đó,rượu được biến
thanh axít axêtíc, va vì thế ma độ pH của nước bị giảm. Độ pH của nước thải ca
phê thường ở khoảng 3.8.
Nhớt: Phần nhớt la phần chất nhầy bọc quanh hạt ca phê. Thanh phần chủ yếu
của nó la prôtêin, đường va péctin. Phần nhớt rất khó bị phân huỷ. Trong nước thải
ca phê nó thường kết tủa thanh một lớp đen trên bề mặt. Lớp chất rắn nay có thể
lam tắc đường ống thải va giảm lượng ôxi trong nước.
Các chất hoá hữu cơ: Những chất nay được phân hủy dần dần bởi các vi sinh

vật trong nước. Trong quá trình nay, chúng cần sử dụng ôxi trong nước. Lượng ôxi
cần để các vi sinh vật phân huỷ hoan toan các chất hữu cơ trong một khối lượng
nước nhất định được gọi la “đòi hỏi ôxi sinh học” – biological oxygen demand viết
tắt la BOD.
Nước thải ca phê có BOD la 20g/l, cao gấp 200 so với nước thải nha máy giấy. Ở
Costa Rica vao những năm 80, hai phần ba tổng lượng BOD của các con sông la
đến từ nước thải ca phê.
Lượng BOD cang cao thì ôxi trong nước bị mất cang nhiều nên các sinh vật yếm
khí có điều kiện hoạt động. Điều nay dẫn đến tình trạng nước thải ca phê bị bốc
mùi, ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người, đặc biệt la với những người dùng
nước sông, suối lam nước uống.
Hương liệu tự nhiên: Đây la các hoá chất tạo mau đỏ cho quả ca phê. Chúng
không có hại đến sức khoẻ hay môi trường, nhưng chúng lam nước thải ca phê có
mau xanh đậm hoặc đen, lam mất cảnh quan môi trường
2.2. Các phương pháp xử lý nước thải:
 Phương pháp xử lý cơ học:
Xử lý cơ học (hay còn gọi la xử lý bậc I) nhằm mục đích loại bỏ các tạp chất
không tan (rác, cát nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi…) ra khỏi nước
thải; điều hòa lưu lượng va nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Các công trình xử lý cơ học xử lý nước thải thông dụng:
+ Song chắn rác:

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

9


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135

m3/ngày đêm

Hình 2.7: Song chắn rác
Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các
miệng xả trong phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn
như: nhánh cây, gỗ, lá, giấy, nilông, vải vụn va các loại rác khác, đồng thời bảo vệ
các công trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn.
+ Lưới lọc:
Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thanh phần
quý không tan hoặc khi cần phải loại bỏ rác có kích thước nhỏ. Kích thước mắt
lưới từ 0,5÷1,0mm.
Lưới lọc thường được bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn (hay
còn gọi la trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa.
+ Bể lắng cát:
Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn va đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng
đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát la loại bỏ cặn thô nặng như cát, sỏi, mảnh vỡ thủy
tinh, kim loại, tro tán, thanh vụn, vỏ trứng… để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mai
mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại:
 Bể lắng cát ngang:

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

10


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

Hình 2.8: Sơ đồ bể lắng cát ngang(hình vuông) với hệ thống cơ giới lấy cặn
+ Bể tách dầu mỡ:

Hình 2.9: Bể tách dầu
(Nguồn: Camix technology)
Các loại công trình nay thường được ứng dụng khi xử lý nước thải công nghiệp,
nhằm loại bỏ các tạp chất có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Các chất nay sẽ bịt
kín lỗ hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…va chúng cũng phá hủy
SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

11


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong quá trình lên men
cặn.
+ Bể điều hòa:

Hình 2.10: Bể điều hòa
Bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải va nồng độ vao công trình xử lý ổn
định, khắc phục những sự cố vận hanh do sự dao động về nồng độ va lưu lượng của
nước thải gây ra va nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Bể điều
hòa có thể được phân loại như sau:


Bể điều hòa lưu lượng



Bể điều hòa nồng độ



Bể điều hòa cả lưu lượng va nồng độ.

+ Bể lắng:
Dùng để tách các chất không tan ở dạng lơ lửng trong nước thải theo nguyên tắc
trọng lực. Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau. Quá trình lắng tốt có thể loại bỏ
đến 90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước thải. Vì vậy đây la quá trình quan trọng
trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để có
thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vao chất đông tụ sinh học.
SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

12


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

Bể lắng được chia lam 3 loại:
 Bể lắng ngang: Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật, tỷ lệ giữa chiều
rộng va dai không nhỏ hơn ¼ va chiều sâu đến 4 m, rộng 2.5 – 6 m. Đáy bể
lam dốc để thuận tiện cho việc thu gom cặn. Độ dốc của hố thu cặn không
nhỏ hơn 45o.

 Bể lắng ly tâm: Mặt bằng la hình tròn. Nước thải được dẫn vao bể theo
chiều từ tâm ra thanh bể rồi thu vao máng tập trung rồi dẫn ra ngoai.
 Bể lắng đứng: Bể lắng đứng thường diện tích hình tròn hoặc hình vuông,
đáy dạng nón hay chóp cụt. Đường kính không vượt quá ba lần chiều sâu
công tác va có thể đến 10m. Cấu tạo vách nghiêng ở đáy bể giống bể lắng ly
tâm.
+ Bể lọc:
Công trình nay dùng để tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với
kích thước tương đối nhỏ sau bể lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu
lọc như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, sỏi nghiền nhỏ… Bể lọc thường
lam việc với hai chế độ lọc va rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ
xử lý nước thải tái sử dụng va cần thu hồi một số thanh phần quí hiếm có trong
nước thải. Các loại bể lọc được phân loại như sau:





Lọc qua vách lọc
Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt
Thiết bị lọc chậm
Thiết bị lọc nhanh.

Hình 2.11: Thiết bị lọc nhanh
SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

13

Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

2.3. Phương pháp xử lý hóa học:
2.3.1. Đông tụ và keo tụ:
Phương pháp đông tụ-keo tụ la quá trình thô hóa các hạt phân tán va nhũ tương,
độ bền tập hợp bị phá hủy, hiện tượng lắng xảy lắng.
Sử dụng đông tụ hiệu quả khi các hat keo phân tán có kích thước 1-100µm. Để
tạo đông tụ, cần có thêm các chất đông tụ như: Phèn nhôm Al 2(SO4)3.18H2O. Độ
hòa tan của phèn nhôm trong nước ở 200 oC la 362 g/l. pH tối ưu từ 4.5-8. Phèn sắt
FeSO4.7H2O.Độ hòa tan của phèn sắt trong nước ở 200 oC la 265 g/l. Quá trình
đông tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9. Các muối FeCl 3.6H2O,
Fe2(SO4)3.9H2O, MgCl2.6H2O, MgSO4.7H2O, …
Khác với đông tụ, keo tụ la quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp
chất cao phân tử vao. Chất keo tụ thường sử dụng như: tinh bột, ester, cellulose, …
Chất keo tụ có thể sử dụng độc lập hay dùng với chất đông tụ để tăng nhanh quá
trình đông tụ va lắng nhanh các bông cặn.
2.3.2. Trung hòa:
Nước thải của một số nganh công nghiệp, nhất la công nghiệp hóa chất, do các
quá trình công nghệ có thể có chứa các acid hoặc bazơ, có khả năng gây ăn mòn
vật liệu, phá vỡ các quá trình sinh hóa của các công trình xử lý sinh học, đồng thời
gây các tác hại khác, do đó cần thực hiện quá trình rung hòa nước thải.
Các phương pháp trung hòa bao gồm:
-

Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid va nước thải chứa kiềm.
Trung hòa dịch thải có tính acid, dùng các loại chất kiềm như: NaOH, KOH,
NaCO3, NH4OH, hoac lọc qua các vật liệu trung hòa như CaCO3, dolomit,…
Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hòa bởi acid hoặc khí acid.

Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vao các yếu tố:
Loại acid hay bazơ có trong nước thải va nồng độ của chúng.Độ hòa tan của
các muối được hình thanh do kết quả phản ứng hóa học.

2.3.3. Oxy hóa khử:
Đa số các chất vô cơ không thể xử lý bằng phương pháp sinh hóa được, trừ các
trường hợp các kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Co, Fe, Mn, Cr,…bị hấp phụ vao
bùn hoạt tính. Nhiều kim loại như : Hg, As,…la những chất độc, có khả năng gây
hại đến sinh vật nên được xử lý bằng phương pháp oxy hóa khử. Có thể dùng các
tác nhân oxy hóa như Cl2, H2O2, O2, O3 hoặc pirozulite ( MnO2). Dưới tác dụng oxy
hóa, các chất ô nhiểm độc hại sẽ chuyển hóa thanh những chất ít độc hại hơn va
được loại ra khỏi nước thải.

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

14


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

2.3.4. Điện hóa:
Cơ sở của sự điện phân gồm hai quá trình: oxy hóa ở anod va khử ở catod. Xử lý
bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có lưu lượng
nhỏ va ô nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ va vô cơ đậm đặc.
-

-

Ưu điểm : Không cần pha loãng sơ bộ nước thải. Không cần tăng thanh phần
muối của chúng. Có thể tận dụng lại các sản phẩm quý chứa trong nước thải.
Diện tích xử lý nhỏ.
Nhược điểm: Tốn kém năng lượng. Phải tẩy sạch bề mặt điện cực khỏi các tạp
chất.

2.3.5. Phương pháp xử lý hóa lý:
Trong dây chuyên công nghệ xử lý, công đoạn xử lý hóa lý thường được áp
dụng sau công đoạn xử lý cơ học. Phương pháp xử lý hóa lý bao gồm các phương
pháp hấp phụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc, lọc ngược,…. Phương pháp
hóa ly đước sử dụng để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ
va vô cơ hòa tan, có một số ưu điểm như: Loại được các hợp chất hữu cơ không bị
oxi hóa sinh học, Không cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật, Có thể thu hồi
các chất khác nhau, Hiệu quả xử lý cao va ổn định hơn.
2.3.6. Tuyển nổi:
La quá trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của
hai pha khí-nước va xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng
thời cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở
những nơi tiếp xúc khí-nước.
Có 2 dạng tuyển nổi:
+ Tuyển nổi dạng bọt: được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất không tan
va lam giảm một phần nồng độ của một số chất hòa tan.
+ Phân ly dạng bọt: được ứng dụng để xử lý các chất hòa tan có trong nước thải, ví
dụ như chất hoạt động bề mặt.
2.3.7. Hấp phụ:
Hấp phụ la thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn la chất hấp
phụ rắn va có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hoặc động.
Quá trình hấp phụ la một quá trình thuận nghịch, nghĩa la chất bị hấp phụ có thể
bị giải hấp va chuyển ngược lại vao chất thải. Các chất hấp phụ thường được sử

dụng la các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than
bùn, silicagen, keo nhôm, đất sét hoạt tính,… va các chất hấp phụ nay còn có khả
năng tái sinh để tiếp tục sử dụng.

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

15


Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

2.3.8. Phương pháp xử lý sinh học:
Thực chất của phương pháp sinh học để xử lý nước thải la sử dụng khả năng
sống va hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải.
Chúng chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan va những chất dễ phân hủy sinh học
thanh những sản phẩm cuối cùng như : CO2, H2O,NH4,.. Chúng sử dụng một số hợp
chất hữu cơ va một số chất khoáng lam nguồn dinh dưỡng va tạo năng lượng nhằm
duy trì quá trình, đồng thời xây dựng tế bao mới.
Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ
qua các quá trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý.

SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

16

Đồ án nước thải
Tên đề tài: Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suất 135
m3/ngày đêm

Phương pháp sinh học:
Phương pháp sinh học có ưu điểm la rẻ tiền va có khả năng tận dùng các sản phẩm
phụ lam phân bón (bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí methane).
Sinh học kỵ khí:
Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ la quá trình sinh học phức tạp, tạo ra
hang trăm sản phẩm trung gian va phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình
phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn như sau:
Vi sinh vật
Chất hữu cơ (CxHyOzN)



CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S + tế bao mới

Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thanh:
-

-

Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lững như quá
trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ
khí với dòng nước đi lên từ dưới (Upflow Anaerobic Sludge Blanket –
UASB).
Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá
trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process).

Sinh học hiếu khí:
Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí có thể kể đến hai quá trình cơ bản :
-

Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng.
Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính.

Các công trình tương thích của quá trình xử lý sinh học hiếu như: bể Aerotank
bùn hoạt tính (vi sinh vật lơ lửng), bể thổi khí sinh học tiếp xúc (vi sinh vật dính
bám), bể lọc sinh học, tháp lọc sinh học, bể sinh học tiếp xúc quay…
Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank:

Hình 2.12: Bể Aerotank
SVTH: Lê Đình Sơn – 0350020181
GVHD: ThS. Lê Thị Ngọc Diễm

17