Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê công suất 400m3ngày đêm

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

MỞ ĐẦU
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, cây cà phê đang trở thành một cây trồng thế mạnh và thu
hút được nhiều người trồng bởi giá trị kinh tế to lớn. Xuất khẩu cà phê của Việt Nam
hiện đang nằm trong những nước đứng đầu thế giới. Nông dân ở các tỉnh trồng nhiều
cà phê như Dalak, Lâm Đồng, Quảng Trị, Sơn La, Điện Biên … cũng giàu lên nhờ cây
cà phê. Cũng chính vì vậy mà ngành công nghiệp chế biến cà phê của nước ta khơng
ngừng phát triển theo sự gia tăng của diện tích trồng cây cà phê.
Theo số liệu thống kê trong những năm qua cho thấy nhu cầu tiêu thụ cà phê trên
toàn cầu đã tăng liên tục trong 3 năm gần đây. Cụ thể mức tiêu thụ năm 2008 là 130
triệu bao (60kg/bao), mức tiêu thụ năm 2009 là 132 triệu bao và năm 2010 là 134 triệu
bao. Theo dự đoán của các chuyên gia, tình hình tiêu thụ cà phê sẽ tăng tiếp tục tăng
mạnh trong năm 2011.
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến cà phê thì các vấn đề về mơi
trường của ngành cơng nghiệp này gây ra cũng ngày càng trầm trọng. Đặt biệt là vấn
đề xử lý nước thải. Trước thực trạng đó, đề tài tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước
thải cho nhà máy chế biến cà phê - Công ty TNHH Hồ Phượng tại huyện Đức Trọng
Tỉnh Lâm Đồng với công suất là 400 m 3/ngày đêm” được lựa chọn sẽ góp phần làm
giảm mức độ ơ nhiễm của ngành cơng nghiệp chế biến cà phê đến mơi trường, góp
phần tạo ra môi trường ngày càng xanh, sạch hơn.
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê - Công ty TNHH Hồ
Phượng tại huyện Đức Trọng Tỉnh Lâm Đồng với công suất là 400 m 3/ngày đêm, đạt
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 24:2009/BTNMT, loại B.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI


Đối tượng đề tài : Nước thải nhà máy chế biến nhân cà phê từ hạt tươi.



Phạm vi đề tài : Công ty TNHH Hồ Phượng.



Thời gian thực hiện đề tài: Từ 30/5/2011 đến 30/08/2011

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI


Đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất và khả năng gây ô nhiễm môi trường
của ngành chế biến cà phê.



Tổng quan, khảo sát thành phần và tính chất nước thải chế biến cà phê tại nhà
máy.



Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho Nhà máy.

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 1

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”



Tính tốn các cơng trình đơn vị cho trạm xử lý nước thải chế biến cà phê của
Nhà máy.



Khái toán kinh tế cho phần xây dựng, lắp đặt và xử lý.

PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
Các phương pháp được sử dụng bao gồm:


Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu, tài liệu, khảo sát, phân tích, đo
đạc, đánh giá tổng quan về công nghệ chế biến, khả năng gây ô nhiễm môi
trường và xử lý nước thải trong ngành chế biến cà phê.



Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tham khảo tài liệu các phương pháp xử lý
nước thải cho ngành chế biến cà phê.



Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Tham khảo ý kiến của chuyên gia
ngành kỹ thuật môi trường, ngành chế biến cà phê.



Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu: Thống kê, tổng hợp số liệu thu thập
được từ đó đưa ra cơng nghệ xử lý phù hợp.



Phương pháp tính tốn: Lựa chọn thiết kế công nghệ và thiết bị xử lý nước thải
nhằm tiết kiệm chi phí xử lý, tính tốn chi phí xây dựng, vận hành.



Phương pháp so sánh: So sánh các số liệu về nồng độ nước thải của nhà máy
với QCVN 24:2009



Phương pháp đồ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc công nghệ
xử lý nước thải.

6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI


Đề tài còn nhiều hạn chế về số liệu, thông tin, chủ yếu là trên giấy….



Giới hạn về thời gian thực hiện, về đối tượng.

7. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
 Đề xuất ra các phương pháp xử lý nước thải chế biến cà phê


Giúp cho sinh viên có kinh nghiệm thực tế.



Đánh giá được thành phần tính chất của nước thải chế biến cà phê

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 2

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHẾ BIẾN CÀ PHÊ VÀ GIỚI THIỆU
VỀ CÔNG TY TNHH HỒ PHƯỢNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÀ PHÊ VIỆT NAM
1.1.1 Các đặc điểm chung của cà phê Việt Nam
Việt Nam được chia thành hai vùng khí hậu phù hợp cho chế biến cà phê:
 Vùng Tây Nguyên và tỉnh Đồng Nai: chủ yếu trồng cà phê vối;
 Các tỉnh miền Bắc: chủ yếu trồng cà phê chè;
Trong đó, diện tích cà phê vối chiếm hơn 95% tổng diện tích gieo trồng.
Tỷ trọng diện tích 6 vùng trồng cà phê: Đơng Bắc và dun hải Nam Trung Bộ 0%,
Tây Bắc 1%, Bắc Trung Bộ 2 %, Đông Nam Bộ 8%, Tây Nguyên 89%.

1.1.2. Chế biến và xuất khẩu cà phê của Việt Nam
 Chế biến

Hình 1.1: Biểu đồ Chế biến cà phê Việt Nam
(Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam)

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 3

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

 Xuất khẩu
Bảng 1.1.Chế biến và xuất khẩu cà phê của Việt Nam
Sản lượng chế biến Sản lượng xuất khẩu
Năm
(1.000 tấn)
(1.000 tấn)
2000
802,5
733,9
2001
840,6
931,2
2002
699,7

718,6
2003
755,1
749,2
2004
834,6
974,8
2005
767,7
892,0
2006
890,8
1000
2007
965,3
111,2

Kim ngạch xuất khẩu
(triệu USD)
501,5
391,3
322,3
504,8
641,0
735,0
770,0
1800,0

(Nguồn: Báo cáo thường niên, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Việt Nam)
Nhận xét: Năm 2007 là đỉnh cao của xuất khẩu cà phê, kim ngạch đạt 1,8 tỷ USD

tăng 219% và gần 1 tỷ USD so với kế hoạch. Nếu so với năm 2000 thì kim ngạch xuất
khẩu đã tăng tới 3,6 lần. Đây là một bước tăng rất đáng kể, hầu như khơng nơng sản
nào có thể đạt được. Cùng với sự phục hồi của đơn giá, xuất khẩu cà phê Việt Nam đã
đứng thứ nhì thế giới sau Brazil.
1.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN CÀ PHÊ TRONG NƯỚC VÀ THẾ GIỚI
Có hai phương pháp chế biến cà phê sống:
 Phương pháp khô (tự nhiên);
 Phương pháp ướt (phương pháp rửa);
1.2.1.Phương pháp khô: là phương pháp cổ điển
Trái cà phê được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời, chúng sẽ được cào vài lần trong
một ngày và được che kín để tránh sương vào ban đêm;
Sau một vài tuần, trái sẽ khơ và sẵn sàng để bóc vỏ. Một số người Ethiopia và hầu
hết người Brazil dùng phương pháp khô. Tại Việt Nam, phương pháp này cũng được
sử dụng khá rộng rãi tại các hộ dân trồng cà phê.
Đối với phương pháp khô, điều kiện chế biến đơn giản nhưng phụ thuộc hoàn toàn
vào thời tiết, thời gian chế biến kéo dài, sản phẩm tạo ra có chất lượng khơng cao.
1.2.2.Phương pháp ướt
Vỏ sẽ được lấy ra bằng máy để lại một chất dính như keo bao quanh hạt. Ở thời
điểm này, sự tách rời bằng máy móc có thể làm tổn thương hạt cà phê.
Sau đó hạt cà phê sẽ được bỏ vào những cái chum ủ men lớn để cho tan đi những vỏ
cà phê cịn dính lại trên hạt.
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 4

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Sau cùng, hạt cà phê sẽ được rửa cho hết sạch vỏ và được phơi khô dưới ánh nắng
mặt trời hoặc là máy sấy.
Với phương pháp ướt, việc sản xuất chủ động hơn nhưng tốn nhiều thiết bị, nước và
năng lượng. Tuy nhiên, sản xuất theo phương pháp này rút ngắn được thời gian chế
biến và cho sản phẩm có chất lượng cao hơn.
Dựa trên ưu và nhược điểm của cả hai phương pháp, thông thường người ta chế
biến kết hợp cả hai phương pháp. Dưới đây là sơ đồ công nghệ sản xuất cà phê nhân
bằng phương pháp kết hợp:

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 5

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Nguyên liệu

Phân loại theo tải
trọng ủ chín

Phân loại theo kích
thước
Bóc vỏ quả, vỏ thịt

Ngâm, ủ, phơi , sấy

Rửa

Làm ráo

Nước thải

Nước thải

Nước thải

Cà phê thóc

Bóc vỏ trấu

Bóc vỏ lụa

Phân loại theo kích
thước

Phân loại theo tỷ
trọng

Phân loại theo sắc
màu

Đảo trộn

Cà phê nhân

Hình 1.1 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất cà phê nhân bằng phương pháp kết hợp
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 6

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

1.3 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TY TNHH HỒ PHƯỢNG
1.3.1 Giới thiệu chung
Tên công ty : Công ty TNHH Hồ Phượng
Địa chỉ trụ sở chính: Số 5C/5 thơn An Hiệp 1, xã Liên Hiệp, huyện Đức Trọng, tỉnh
Lâm Đồng.
Điện thoại: 0633.844.669
Fax: 0633.662.117
Đăng ký kinh doanh số: 5800427255 cấp ngày 13/10/2004, thay đổi lần 2 ngày
04/03/2009 do Sở Kế hoạch và Đầu tư Lâm Đồng cấp.
Ngành nghề kinh doanh: Thu mua, chế biến, kinh doanh nông sản, cà phê.
Người đại diện : Ông Đinh Văn Hồ.
Chức vụ: Giám đốc.
1.3.2 Sự cần thiết đầu tư
Lâm Đồng là tỉnh có diện tích trồng cà phê đứng thứ hai trong cả nước với sản
lượng hàng năm thu hái được rất lớn. Đặc biệt là huyện Đức Trọng, nơi có khí hậu
ơn hịa, thổ nhưỡng thích hợp cho việc chuyên canh cà phê với năng suất cao.
Thêm vào đó vị trí của nhà máy được đặt tại vị trí gần với các vùng có diện tích cà
phê lớn như Lâm Hà, Di Linh… tạo điều kiện thuận lợi cho Công ty tiến hành thu
mua và sản xuất.Tuy nhiên, một trong những vấn đề môi trường nghiêm trọng có

thể ảnh hưởng đến mơi trường và sự phát triển bền vững là nguồn nước thải rất lớn
chính là từ các nhà máy sản xuất chế biến cà phê với công nghệ sản xuất cà phê
ướt. Chúng ta cũng không thể lường trước được nguy cơ gây hại của nó, chính các
thành phần chất ơ nhiễm này sẽ gây ảnh hưởng rất xấu tới toàn bộ khu vực. Nếu
không được xử lý một cách triệt để, các nguồn thải ô nhiễm này sẽ gây ảnh hưởng
trực tiếp tới môi trường xung quanh, đặc biệt là gây ô nhiễm nguồn nước nếu
khơng có biện pháp quản lý, xử lý thích hợp.
Như vậy, việc đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải tập trung tại nhà máy sản xuất
của cơng ty TNHH Hồ Phượng mang một vai trị quan trọng và nhất thiết phải
được thực hiện để đảm bảo phát triển bền vững kinh tế và môi trường trong khu
vực nói chung và củ cơng ty TNHH Hồ Phượng nói riêng.
1.3.3. Mục tiêu của Cơng ty
Tiêu thụ được nguồn nguyên liệu dồi dào sẵn có của địa phương, tạo ra sản phẩm
hàng hóa chất lượng cao, đáp ứng được nhu cầu cho thị trường trong nước và xuất
khẩu.
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 7

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Đảm bảo sự hoạt động của nhà máy về lâu dài.
Áp dụng công nghệ, thiết bị tiên tiến đảm bảo sản phẩm có chất lượng cao phù hợp
với tiêu chuẩn xuất khẩu.
Giải quyết việc làm cho một số lao động địa phương.
Đồng thời Công ty xây dựng hệ thống xử lý nước thải để xử lý toàn bộ lượng nước

thải ơ nhiễm phát sinh từ q trình sản xuất, chế biến của công ty để đảm bảo sự
phát triển bền vững cho khu vực. Tránh cho khu vực những tổn hại về mặt sinh thái
cũng như môi trường, phòng tránh được những rủi ro về sức khoẻ cho cán bộ và
công nhân viên đang làm việc tại đây. Ngoài ra, nguồn nước thải sau khi được xử
lý đạt tiêu chuẩn cịn góp phần bổ sung cho các lưu vực nước xung quanh khu vực
một khối lượng nước rất lớn đặc biệt vào mùa khô hạn và thiếu nước, nguồn nước
sau xử lý có thể cịn được Ngun
sử dụngliệu
cho
đầuviệc
vào tưới tiêu cho đất nông nghiệp trong
vùng.
Sàn lọc nguyên liệu

Nước cấp

Đất, cành, que,..

Rửa thô

Nước thải

Xay vỏ

Nước thải, vỏ

Enzim pectinaza

Đánh nhớt

Nước thải

Nước cấp

Rửa

Nước thải

Quạt gió

Làm ráo

Nước thải

Nhiệttrình cơng nghệ sản xuấtSấy
1.3.4 Quy
củakhơ
Cơng ty Hồ Phượng

Khí thải

Phân loại hạt
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 8
Hạt thành phẩm

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Hình1.2 Quy trình cơng nghệ chế biến nhân cà phê từ hạt cà phê tươi
Thuyết minh quy trình công nghệ
Hạt cà phê tươi sau khi thu hoạch được công ty thu mua và vận chuyển về nhà máy.
Tại đây, cà phê được chuyển đến bãi tập trung để chuẩn bị cho giai đoạn chế biến.
Đầu tiên cà phê được đưa qua hệ thống sàng lọc nguyên liệu. Tại đây, quả được
sàng để tách cành, lá, đất... cịn sót lại trong quá trình thu hoạch. Quá trình này
được gọi là q trình sàn lọc ngun liệu, hay cịn gọi q trình làm sạch khơ. Sau
khi sàng lọc ngun liệu, hạt được chuyển đến giai đoạn rửa thô. Giai đoạn rửa thơ
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 9

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

được thực hiện với mục đích làm sạch lớp vỏ bên ngoài của hạt, tạo điều kiện thuận
lợi cho quá trình xay.
Cà phê tiếp tục được đưa đến cối xay, đi vào công đoạn xay vỏ. Tại cối xay, quả
được phân ra làm hai loại: Quả chín được xay bỏ vỏ, quả xanh đưa thẳng đến công
đoạn sấy. Mục đích của giai đoạn này là loại bỏ lớp vỏ cứng bao bên ngoài quả, lấy
hạt để tiếp tục cho công đoạn sau.
Tiếp đến, hạt theo hệ thống băng chuyền vào bồn chứa dung dịch enzim Pectinaza
để loại bỏ thịt quả. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn đánh nhớt, hay còn gọi là
giai đoạn ngâm enzim. Mục đích của q trình này là dùng enzim pectinaza phân

huỷ Pectin có trong thịt quả, giúp nhân sau khi thành phẩm có độ bóng cần thiết.
Cơng đoạn đánh nhớt diễn ra từ 5 – 6 giờ, quyết định lớn đến chất lượng sản
phẩm. Sau khi đánh nhớt, nhân được rửa sạch, loại bỏ chất bẩn dính trên nhân. Giai
đoạn này tốn khá nhiều nước trong tồn bộ q trình chế biến. Đây cũng là cơng
đoạn gây ơ nhiễm chính vì nước thải chứa một lượng lớn chất hữu cơ dễ phân hủy.
Tại công đoạn làm ráo, cà phê được trải đều trên mặt sàn (cách đất 500mm), gió
được cung cấp bởi các cánh quay phía dưới. Giai đoạn này xảy ra với mục đích làm
ráo nước bề mặt nhân cà phê, giảm thời gian sấy khô bằng nhiệt. Sau giai đoạn làm
ráo, cà phê được đưa đến các thùng quay nhiệt (các hạt cà phê xanh được sấy tại
một thùng quay riêng). Tại đây, cà phê được sấy khơ hồn toàn thành hạt nhân
thành phẩm. Trước khi phân phối, nhân cà phê được phân loại hạt để phân phối cho
các nhà phân phối khác nhau.
1.3.5 . Các vấn đề môi trường của nhà máy:
 Ô nhiễm của nước thải
Trong quá trình hoạt động của cơng 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 cà phê nhân của công ty xuất phát từ 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. Nước thải trong giai đoạn này không đáng kể;
Xay vỏ: Trong giai đoạn này nước thải sinh ra ít nhưng có thành phần rất đậm
đặc, có độ đục và lượng cặn cao. Ngồi ra, giai đoạn này cịn thải ra lượng vỏ lớn
làm cho nước thải có lượng rác rất đáng kể

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 10

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Ngâm enzim: Đây là giai đoạn phát sinh nước thải đáng chú ý nhất của quy trình
chế biến. Nước thải phát sinh từ giai đoạn này có thành phần hữu cơ cao, ngồi
ra cịn có độ nhớt lớn
Rửa sạch: Nước thải giai đoạn này có thành 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 phịng, từ các khu vệ
sinh, v.v… có chứa các thành phần cặn bã (TSS), các chất hữu cơ (BOD/COD),
chất dinh dưỡng (N,P) và vi sinh gây bệnh.
 Ô nhiễm chất thải rắn
 Rác thải sinh hoạt:
Rác thải từ sinh hoạt của cán bộ, công nhân viên và công nhân vận hành thải ra
mỗi ngày rác thải có hàm 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 ngày lượng rác thải do CB CNV thải ra vào khoảng 40 kg. Lượng rác này 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 là vỏ cà phê, bao bì chứa nguyên
liệu, cành, que cịn sót khi thu hoạch.
 Ơ nhiễm do khí thải
 Ơ nhiễm do hoạt động của lị sấy, q trình xay vỏ từ q trình chế biến khơ.
 Ơ nhiễm từ tiếng ồn, rung động và nhiệt

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ CÁC
PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 11

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

2.1.TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC THẢI CHẾ
BIẾN CÀ PHÊ
Thành phần chính của nước thải từ các nhà máy chế biến cà phê là đường, nhớt, các
chất hữu cơ, và hương liệu tự nhiên Theo như Hội Đồng Bảo Vệ Tài Nguyên Thiên
Nhiên NRDC, vào năm 1988, qua sáu tháng, nước thải cà phê đã là ô nhiễm 110,000
khối nước trên ngày ở Trung Mỹ. Rõ ràng những chất bã thải này cần được xử lý.
Đường: Đường đến từ nhớt hoặc phần ngoài của quả cà phê. Trong quá trình lên
men, đường bị phân huỷ thành rượu và khí các-bơ-níc. Sau đó,rượu được biến thành
axít axêtíc, và vì thế mà độ pH của nước bị giảm. Độ pH của nước thải cà phê thường
ở khoảng 3.8.
Nhớt: Phần nhớt là phần chất nhầy bọc quanh hạt cà phê. Thành phần chủ yếu của
nó là prơtêin, đường và péctin. Phần nhớt rất khó bị phân huỷ. Trong nước thải cà phê
nó thường kết tủa thành một lớp đen trên bề mặt. Lớp chất rắn này có thể làm tắc
đường ống thải và giảm lượng ôxi trong nước.
Các chất hoá hữu cơ: Những chất này được phân hủy dần dần bởi các vi sinh vật
trong nước. Trong q trình này, chúng cần sử dụng ơxi trong nước. Lượng ơxi cần để
các vi sinh vật phân huỷ hồn toàn các chất hữu cơ trong một khối lượng nước nhất
định được gọi là “địi hỏi ơxi sinh học” – biological oxygen demand viết tắt là BOD.
Nước thải cà phê có BOD là 20g/l, cao gấp 200 so với nước thải nhà máy giấy. Ở

Costa Rica vào những năm 80, hai phần ba tổng lượng BOD của các con sông là đến
từ nước thải cà phê.
Lượng BOD càng cao thì ôxi trong nước bị mất càng nhiều nên các sinh vật yếm khí
có điều kiện hoạt động. Điều này dẫn đến tình trạng nước thải cà phê bị bốc mùi, ảnh
hưởng đến sức khoẻ của con người, đặc biệt là với những người dùng nước sông, suối
làm nước uống.
Hương liệu tự nhiên: Đây là các hoá chất tạo màu đỏ cho quả cà phê. Chúng
khơng có hại đến sức khoẻ hay môi trường, nhưng chúng làm nước thải cà phê có màu
xanh đậm hoặc đen, làm mất cảnh quan mơi trường
Bảng 2.1: Thành phần tính chất nước thải chế biến cà phê hạt tươi tại Brazil
STT
THÔNG SỐ
ĐƠN VỊ
DÃY GIÁ TRỊ
1.
pH
5,1 – 5,6
2.
COD
mg/l
3.429 – 5.524
3.
BOD5
mg/l
1.578 – 3.242
4.
Chất rắn lơ lửng
mg/l
700 – 890
5.

Phốt pho tổng
mg/l
5,5 – 6,5
6.
Nitơ tổng
mg/l
185 – 247
(Nguồn: Departamento de Engenharia Agricola/Universidade Federal de Vicosa,
36570-000, Vicosa-MG, Brazil).

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 12

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

2.2.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI
2.2.1.Phương pháp xử lý cơ học
Xử lý cơ học (hay cịn gọi là 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 và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.
Các công trình xử lý cơ học xử lý nước thải thông dụng:
2.2.1.1.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 và các loại rác khác, đồng thời bảo vệ các cơng

trình bơm, tránh ách tắc đường ống, mương dẫn.
2.2.1.2.Lưới lọc
Lưới lọc dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi các thành 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 trịn (hay cịn
gọi là trống quay) hoặc đặt trên các khung hình dĩa.
2.2.1.3.Bể lắng cát
Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt
I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là 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 mài mịn,
giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng cát gồm 3 loại:


Bể lắng cát ngang

Hình 2.1.Bể lắng cát ngang
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 13

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”



Bể lắng cát thổi khí



Bể lắng cát ly tâm

2.2.1.4.Bể tách dầu mỡ
Các loại cơng trình này 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 này sẽ bịt kín lỗ
hổng giữa các hạt vật liệu lọc trong các bể sinh học…và chúng cũng phá hủy cấu trúc
bùn hoạt tính trong bể Aerotank, gây khó khăn trong q trình lên men cặn.
2.2.1.5.Bể điều hịa
Bể điều hịa được dùng để duy trì dịng thải và nồng độ vào cơng trình xử lý ổn
định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của
nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học. Bể điều hịa có
thể được phân loại như sau:


Bể điều hòa lưu lượng



Bể điều hòa nồng độ



Bể điều hòa cả lưu lượng và nồng độ.

2.2.1.6.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. Q trình lắng tốt có thể loại bỏ đến

90 ÷ 95% lượng cặn có trong nước thải. Vì vậy đây là 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 q trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học.
Bể lắng được chia làm 3 loại:


Bể lắng ngang (có hoặc khơng có vách nghiêng):

Hình 2.2: Bể lắng ngang

Bể lắng đứng: mặt bằng là hình trịn hoặc hình vng. Trong bể
lắng hình trịn nước chuyển động theo phương bán kính (radian).

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 14

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”


Bể lắng li tâm: mặt bằng là hình tròn. Nước thải được dẫn vào bể
theo chiều từ tâm ra thành bể rồi thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngồi.
2.2.1.7.Bể lọc
Cơng trình này 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 làm

việc với hai chế độ lọc và rửa lọc. Quá trình lọc chỉ áp dụng cho các công nghệ xử lý
nước thải tái sử dụng và cần thu hồi một số thành phần q 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 2.3Bể lọc
2.2.2.Phương pháp xử lý hố học
2.2.2.1.Đơng tụ và keo tụ
Phương pháp đơng tụ-keo tụ là q trình thơ hóa các hạt phân tán và 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
đơng tụ, cần có thêm các chất đơng tụ như
Phèn nhơm Al2(SO4)3.18H2O. Độ hịa tan của phèn nhơm trong nước ở 200C là
362 g/l. pH tối ưu từ 4.5-8.
Phèn sắt FeSO4.7H2O.Độ hòa tan của phèn sắt trong nước ở 20 0C là 265 g/l. Q
trình đơng tụ bằng phèn sắt xảy ra tốt nhất ở pH >9.

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 15

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Các muối FeCl3.6H2O, Fe2(SO4)3.9H2O, MgCl2.6H2O, MgSO4.7H2O, …
Vôi.
Khác với đơng tụ, keo tụ là q trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất
cao phân tử vào. 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 q trình đơng
tụ và lắng nhanh các bơng cặn. Chất đơng tụ có khả năng làm mở rộng phạm vi tối ưu
của q trình đơng tụ, làm tăng tính bền và độ chặt của bơng cặn, từ đó làm giảm được
lượng chất đông tụ, tăng hiệu quả xử lý. Hiện tượng đông tụ xảy ra không chỉ do tiếp
xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ
theo các hạt lơ lửng. Khi hòa tan vào nước thải, chất keo tụ có thể ở trạng thái ion hoặc
khơng ion, từ đó ta có chất keo tụ ion hoặc khơng ion.

Hình 2.4 Q trình tạo bơng cặn của các hạt keo
2.2.2.2.Trung hịa
Nước thải của một số ngành cơng nghiệp, nhất là cơng nghiệp hóa chất, do các q
trình cơng nghệ có thể có chứa các acid hoặc bazơ, có khả năng gây ăn mịn vật liệu,
phá vỡ các q trình sinh hóa của các cơng trình xử lý sinh học, đồng thời gây các tác
hại khác, do đó cần thực hiện q trình rung hịa nước thải.
Các phương pháp trung hịa bao gồm:


kiềm.

Trung hòa lẫn nhau giữa nước thải chứa acid và nước thải chứa


Trung hịa dịch thải có tính acid, dùng các loại chất kiềm như:
NaOH, KOH, NaCO3, NH4OH, hoac lọc qua các vật liệu trung hòa như CaCO 3,
dolomit,…


Đối với dịch thải có tính kiềm thì trung hịa bởi acid hoặc khí

acid.
Để lựa chọn tác chất thực hiện phản ứng trung hòa, cần dựa vào các yếu tố:
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 16

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”



hóa học.

Loại acid hay bazơ có trong nước thải và nồng độ của chúng.
Độ hòa tan của các muối được hình thành do kết quả phản ứng

2.2.2.3.Oxy hố 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 vào bùn
hoạt tính. Nhiều kim loại như : Hg, As,…là 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 khơng khí, O3 hoặc pirozulite ( MnO2). Dưới tác dụng oxy hóa,
các chất ơ nhiểm độc hại sẽ chuyển hóa thành những chất ít độc hại hơn và được loại
ra khỏi nước thải.
2.2.2.4.Điện hóa
Cơ sở của sự điện phân gồm hai q trình: oxy hóa ở anod và khử ở catod. Xử lý
bằng phương pháp điện hóa rất thuận lợi đối với những loại nước thải có lưu lượng
nhỏ và ơ nhiễm chủ yếu do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc.
Ưu điểm :
Không cần pha lỗng sơ bộ nước thải.
Khơng cần tăng thành 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.
2.2.3.Phương pháp xử lý hóa lý
Trong dây chun cơng nghệ xử lý, cơng 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, cơ 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 và vơ cơ hịa
tan, có một số ưu điểm như
Loại được các hợp chất hữu cơ khơng bị oxi hóa sinh học.
Khơng cần theo dõi các hoạt động của vi sinh vật.
Có thể thu hồi các chất khác nhau.

Hiệu quả xử lý cao và ổn định hơn.
2.2.3.1.Tuyển nổi
Là q trình dính bám phân tử của các hạt chất bẩn đối với bề mặt phân chia của
hai pha khí-nước và xảy ra khi có năng lượng tự do trên bề mặt phân chia, đồng thời
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 17

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

cũng do các hiện tượng thấm ướt bề mặt xuất hiện theo chu vi thấm ướt ở những nơi
tiếp xúc khí-nước
Tuyển nổi dạng bọt: được sử dụng để tách ra khỏi nước thải các chất không tan và
làm giảm một phần nồng độ của một số chất hòa tan.
Phân ly dạng bọt: được ứng dụng để xử lý các chất hịa tan có trong nước thải, ví
dụ như chất hoạt động bề mặt.
Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi là có thể thu cặn với độ ẩm nhỏ, có thể thu tạp
chất. Phương pháp tuyển nổi được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như: tơ
sợi nhân tạo, giấy cellulose, thực phẩm,…

Hình 2.5 Bể tuyển nổi kết hợp với cô đặc bùn
2.2.3.2.Hấp phụ
Hấp phụ là thu hút chất bẩn lên bề mặt của chất hấp phụ, phần lớn là chất hấp phụ
rắn và có thể thực hiện trong điều kiện tĩnh hoặc động
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất bị hấp phụ có thể bị
giải hấp và chuyển ngược lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thường được sử dụng là

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,… và các chất hấp phụ này cịn có khả năng tái
sinh để tiếp tục sử dụng.
2.2.3.4.Trích ly
Phương pháp tách chất bẩn hữu cơ hòa tan chứa trong nước bằng cách trộn lẫn với
dung mơi nào đó, trong đó, chất hữu cơ hịa tan vào dung mơi tốt hơn vào nước.
2.2.3.5.Trao đổi ion
Các chất cấu thành pha rắn, mà trên đó xảy ra sự trao đổi ion, gọi là ionit. Các ionit
có thể có nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên, là hữu cơ hay vô cơ và có thể được tái sinh
để sử dụng liên tục. Được sử dụng để loại các ion kim loại trong nước thải.
2.2.3.6.Phương pháp xử lý sinh học
Thực chất của phương pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng khả năng sống
và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Chúng
chuyển hóa các chất hữu cơ hịa tan và những chất dễ phân hủy sinh học thành những
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 18

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

sản phẩm cuối cùng như : CO2, H2O,NH4,.. Chúng sử dụng một số hợp chất hữu cơ và
một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng nhằm duy trì quá trình,
đồng thời xây dựng tế bào mới.
Cơng trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã được xử lý sơ bộ
qua các q trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý.
2.2.4.Cơng trình xử lý trong điều kiện tự nhiên

2.2.4.1.Ao hồ sinh học ( ao hồ ổn định nước thải)
Đây là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ xưa. Phương pháp
này cũng không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chí phí hoạt động rẻ tiền, quản lý
đơn giản và hiệu quả cũng khá cao.Quy trình được tóm tắt như sau:
Nước thải loại bỏ rác, cát sỏi,.. Các ao hồ ổn định Nước đã xử lý
 Hồ hiếu khí
Ao nơng 0,3-0,5m có q trình oxi hố các chất bẩn hữu cơ chủ yếu nhờ các vi sinh
vật. Gồm 2 loại: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo.
 Hồ kị khí
Ao kị khí là loại ao sâu, ít hoặc khơng có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật kị khí
hoạt động sống khơng cần oxy của khơng khí. Chúng sử dụng oxi từ các hợp chất như
nitrat, sulfat.. để oxi hoá các chất hữu cơ, các loại rượu và khí CH 4, H2S,CO2,… và
nước. Chiều sâu hồ khá lơn khoảng 2-6m.
 Hồ tùy nghi
Là sự kết hợp hai quá trình song song: phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hồ tan
có đều ở trong nước và phân hủy kị khí (chủ yếu là CH4) cặn lắng ở vùng đáy.
Ao hồ tùy nghi được chia làm 3 vùng:lớp trên là vùng hiếu khí, vùng giữa là vùng
kị khí tùy tiện và vùng phía đáy sâu là vùng kị khí.
Chiều sâu hồ khoảng 1-1,5m

Hình 2.6 Hồ tùy nghi
 Hồ ổn định bậc III

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 19

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Nước thải sau khi xử lý cơ bản ( bậc II) chưa đạt tiêu chuẩn là nước sạch để xả vào
nguồn thì có thể phải qua xử lý bổ sung (bậc III). Một trong các cơng trình xử lý bậc
III là ao hồ ồn định sinh học kết hợp với thả bèo nuôi cá.
2.2.4.2.Phương pháp xử lý qua đất
Thực chất của quá trình xử lý là: khi lọc nước thải qua đất các chất rắn lơ lửng và
keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng. Những chất này tạo ra một màng gồm rất nhiều vi
sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất, màng này sẽ hấp phụ các chất hữu cơ hòa tan
trong nước thải. Những vi sinh vật sẽ xử dụng ôxy của khơng khí qua các khe đất và
chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất khoáng.
Cánh đồng tưới
Cánh đồng lọc

Hình 2.7 Xử lý nước thải bằng đất
2.2.4.3.Cơng trình xử lý sinh học hiếu khí.
Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí có thể kể đến hai q trình cơ bản :
Quá trình xử lý sinh trưởng lơ lửng.
Quá trình xử lý sinh trưởng bám dính.
Các cơng trình tương thích của q 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…
2.2.4.3.1.Bể phản ứng sinh học hiếu khí – Aerotank
Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh
vật hiếu khí. Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân đế cho vi
khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bơng cặn gọi là bùn hoạt tính.
Bùn hoạt tính là các bơng cặn có mầu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước
thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật sống khác. Các vi
sinh vật đồng hoá các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 20

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

cấp cho sự sống. Trong quá trình phát triển vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và
giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh. Như vậy các chất hữu
cơ có trong nước thải được chuyển hố thành các chất vơ cơ như H 2O, CO2 khơng độc
hại cho mơi trường.
Q trình sinh học có thể diễn tả tóm tắt như sau :
Chất hữu cơ + vi sinh vật + ôxy  NH3 + H2O + năng lượng + tế bào mới
hay có thể viết :
Chất thải + bùn hoạt tính + khơng khí  Sản phẩm cuối + bùn hoạt tính dư
Một số loại bể aerotank thường dùng trong xử lý nước thải:
Bể Aerotank truyền thống :

Bể
lắ
ng
đợt 1

Nướ
c thả
i

Bể
lắ
ng
đợt 2

Bể
Aerotank

Xả
ra
nguồ
n tiế
p nhậ
n

Tuầ
n hoà
n bù
n hoạt tính
Xả
bù
n tươi
Xả
bù
n hoạt
tính thừ
a

Hình 2.8 sơ đồ công nghệ đối với bể Aerotank truyền thống
Bể Aerotank tải trọng cao

Hoạt động của bể aerotank tải trọng cao tương tự như bể có dịng chảy nút, chịu
được tải trọng chất bẩn cao và cho hiệu suất làm sạch cũng cao, sử dụng ít năng
lượng, lượng bùn sinh ra thấp.
Nước thải đi vào có độ nhiễm bẩn cao, thường là BOD>500mg/l. tải trọng bùn
hoạt tính là 400 – 1000mg BOD/g bùn (khơng tro) trong một ngày đêm.
Bể Aerotank có hệ thống cấp khí giảm dần theo chiều dịng chảy (bể có dịng
chảy nút )
Nồng độ chất hữu cơ vào bể Aerotank được giảm dần từ đầu đến cuối bể do đó nhu
cầu cung cấp ơxy cũng tỉ lệ thuận với nồng độ các chất hữu cơ.
Ưu điểm :
Giảm được lượng khơng khí cấp vào tức giảm cơng suất của máy thổi khí.
Khơng có hiện tượng làm thống q mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của vi
khuẩn khử các hợp chất chứa Nitơ.
Có thể áp dụng ở tải trọng cao (F/M cao), chất lượng nước ra tốt hơn.
Bể Aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định (Contact
Stabilitation)

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 21

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Bể có 2 ngăn : ngăn tiếp xúc và ngăn tái sinh
Xảbù
n tươi

BểAerotank
Ngă
n tá
i sinh
bù
n hoạt tính

Bể
lắ
ng
đợt 1

Nướ
c thả
i

Xảbù
n hoạt tính thừ
a
Tuầ
n hoà
n bù
n
Bể
lắ
ng
đợt 2

Ngă

n tiế
p xú
c

Xảra
nguồ
n tiế
p nhậ
n

Hình 2.9 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank có ngăn tiếp xúc.
Ưu điểm của dạng bể này là bể Aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao động
của lưu lượng và chất lượng nước thải, có thể ứng dụng cho nước thải có hàm lượng
keo cao.
Bể thơng khí kéo dài
Khi nước thải có tỉ số F/M ( tỉ lệ giữa BOD 5 và bùn hoạt tính-mgBOD5/mg bùn
hoạt tính) thấp, tải trọng thấp, thời gian thơng khí thường là 20-30h

Lướ
i chắ
n rá
c
Bể
lắ
ng
đợt 2

BểAerotank là
m
thoá

ng ké
o dà
i
20 -30 giờlưu
nươc trong bể

Nướ
c thả
i

Xả
ra
nguồ
n tiế
p nhậ
n

Tuầ
n hoà
n bù
n hoạt tính
Định kỳxả
bù
n hoạt
tính thừ
a

Hình 2.10 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank làm thống kéo dài.
Bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh :
Má

y khuấ
y bềmặ
t

Nướ
c thả
i

Bể
lắ
ng
đợt 1

Bể
lắ
ng
đợt 2

Xảra
nguồ
n tiế
p nhậ
n

Tuầ
n hoà
n bù
n
Xảbù
n tươi

Xảbù
n hoạt tính thừ
a

Hình 2.11 Sơ đồ làm việc của bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh.
Ưu điểm: pha lỗng ngay tức khắc nồng độ của các chất ơ nhiễm trong tồn thể
tích bể, không xảy ra hiện tượng quá tải cục bộ ở bất cứ phần nào của bể, áp dụng
thích hợp cho loại nước thải có chỉ số thể tích bùn cao, cặn khó lắng.
GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 22

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Oxytank
Dựa trên nguyên lý làm việc của aerotank khuấy đảo hồn chỉnh người ta thay
khơng khí nén bằng cách sục khí oxy tinh khiết

Hình 2.12 Oxytank
Ưu điểm:
Hiệu suất cao nên tăng được tải trọng BOD
Giảm thời gian sục khí
Lắng bùn dễ dàng
Giảm bùn đáng kể trong qtrình xử lý
2.2.4.3.2.Mương oxy hóa
Mương ơxy hóa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hồn chỉnh có dạng

vịng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính
lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương.
2.2.4.3.3.Lọc sinh học – Biofilter
Là cơng trình được thiết kế nhằm mục đích phân hủy các vật chất hữu cơ có trong
nước thải nhờ q trình ơxy hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu tiếp xúc. Trong bể chứa
đầy vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Có 2 dạng:
Bể lọc sinh học nhỏ giọt: là bể lọc sinh học có vật liệu lọc khơng ngập trong nước.
Giá trị BOD của nước thải sau khi làm sạch đạt tới 10 ÷ 15mg/l với lưu lượng nước
thải khơng quá 1000 m3/ngđ.
Bể lọc sinh học cao tải: lớp vật liệu lọc được đặt ngập trong nước. Tải trọng nước
tới10 ÷ 30m3/m2ngđ tức là gấp 10 ÷ 30 lần ở bể lọc nhỏ giọt.
Tháp lọc sinh học cũng có thể được xem như là một bể lọc sinh học nhưng có chiều
cao khá lớn.

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 23

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung


Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”

Hình 2.13 Bể lọc sinh học nhỏ giọt
2.2.4.3.4.Đĩa quay sinh học RBC ( Rotating biological contactors)
RBC gồm một loại đĩa tròn xếp liền nhau bằng polystyren hay PVC. Những đĩa
này được nhúng chìm trong nước thải và quay từ từ. Trong khi vận hành, sinh vật tăng
trưởng sẽ dính bám vào bề mặt đĩa và hình thành một lớp màng nhày trên toàn bộ bề
mặt ướt của đĩa.

Đĩa quay làm cho sinh khối luôn tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và với
khơng khí để hấp thụ oxy, đồng thời tạo sự trao đổi oxy và duy trì sinh khối trong điều
kiện hiếu khí.
2.2.4.3.5.Bể sinh học theo mẻ SBR ( Sequence Batch Reactor)
SBR là một dạng của bể Aerotank. Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua
song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần, rồi nạp thẳng vào bể. Ưu điểm là khử
được các hợp chất chứa nitơ, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu
khí và yếm khí.
Bể SBR hoạt động theo 5 pha:
–

Pha làm đầy ( fill ): thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ.

Dòng nước thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy. Trong
bể phản ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng
BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm đầy –
hòa trộn, làm đầy – sục khí.


Pha phản ứng, thổi khí ( React ): Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và
bùn hoạt tính bằng sục khí hay làm thống bề mặt để cấp ơxy vào nước và khuấy trộn
đều hỗn hợp. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, thường
khoảng 2 giờ. Trong pha phản ứng, q trình nitrat hóa có thể thực hiện, chuyển Nitơ
từ dạng N-NH3 sang N-NO22- và nhanh chóng chuyển sang dạng N-NO3-

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Trang 24

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung

Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy chế biến cà phê, công suât 400 m 3/ngày
đêm”


Pha lắng (settle): Lắng trong nước. Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh,
hiệu quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc
sớm hơn 2 giờ.


Pha rút nước ( draw): khoảng 0.5 giờ.



Pha chờ : Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian
vận hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể.
Xả bùn dư là một giai đoạn quan trọng không thuộc 5 giai đoạn cơ bản trên,
nhưng nó cũng ảnh hưởng lớn đến năng suất của hệ. Lượng và tần suất xả bùn được
xác định bởi năng sất yêu cầu, cũng giống như hệ hoạt động liên tục thông thường.
Trong hệ hoạt động gián đoạn, việc xả bùn thường được thực hiện ở giai đoạn lắng
hoặc giai đoạn tháo nước trong. Đặc điểm duy nhất là ở bể SBR khơng cần tuần hồn
bùn hoạt hố. Hai q trình làm thống và lắng đều diễn ra ở ngay trong một bể, cho
nên khơng có sự mất mát bùn hoạt tính ở giai đoạn phản ứng và khơng phải tuần hồn
bùn hoạt tính từ bể lắng để giữ nồng độ

Hình 2.14 Quá trình vận hành của bể SBR
2.2.4.4.Cơng trình xử lý sinh học kỵ khí
Phân hủy kỵ khí (Anaerobic Descomposotion) là q trình phân hủy các chất hữu
cơ thành chất khí (CH4 va CO2) trong điều kiện khơng có ơxy. Việc chuyển hố các

axit hữu cơ thành khí mêtan sản sinh ra ít năng lượng. Lượng chất hữu cơ chuyển hố
thành khí vào khoảng 80  90%.
Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS. Nhiệt độ
thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 32  35 oC.
Ưu điểm nổi bật của q trình xử lý kỵ khí là lượng bùn sản sinh ra rất thấp, vì thế
chi phí cho việc xử lý bùn thấp hơn nhiều so với các q trình xử lý hiếu khí.
Trong q trình lên men kỵ khí, thường có 4 nhóm vi sinh vật phân hủy vật chất
hữu cơ nối tiếp nhau:
Các vi sinh vật thủy phân (Hydrolytic) phân hủy các chất hữu cơ dạng polyme như
các polysaccharide và protein thành các monomer. Kết quả của sự “bẻ gãy” mạch
cacbon này chưa làm giảm COD.
Các monomer được chuyển hóa thành các axit béo (VFA) với một lượng nhỏ H 2 .
Các axit chủ yếu là Acetic, propionic và butyric với những lượng nhỏ của axit
Valeric. Ơ giai đoạn axit hóa này, COD có giảm đi đôi chút (không quá 10%).
Tất cả các axit có mạch carbon dài hơn axit acetic được chuyển hóa tiếp thành
acetac và H2 bởi các vi sinh vật Acetogenic
2.2.4.4.1.Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng

GVHD: Nguyễn Chí Hiếu

Phương pháp tiếp xúc kị khí
Trang 25

SVTH: Nguyễn Thị Thùy Dung