Xử lý nước thải ngành chế biến cà phê

Cà phê là một loài cây công nghiệp lâu năm, được trồng chủ yếu ở khu vực phía Bắc và Tây Nguyên trong đó, diện tích trồng cà phê ở Tây Nguyên chiếm 72% tổng diện tích, chiếm khoảng 92% tổng sản lượng, đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân và là mặt hàng nông sản xuất khẩu đứng thứ 2 về kim ngạch sau gạo (1-1,2 tỷ USD/ năm). Sự phát triển của ngành sản xuất cà phê không chỉ góp phần phát triển kinh tế đất nước mà còn giải quyết các vấn đề khác như: Chuyển dịch cơ cấu cây trồng, hạn chế các vùng đất bỏ hoang, đa dạng hóa các ịch vụ kinh doanh, phân bổ lại nguồn lao động, nâng cao chất lượng đời sống của người dân, mở rộng và thúc đẩy các quan hệ kinh tế đối ngoại.

Lợi ích mà ngành sản xuất cà phê mang lại là những điều mà chúng ta không thể phủ nhận nhưng hệ quả liên quan đến môi trường và điển hình là việc sản sinh ra nước thải có chứa các chất gây ô nhiễm của ngành chế biến cà phê cũng cần được nhìn nhận và giải quyết kịp thời để ngành sản xuất cà phê có thể tăng trưởng và phát triển bền vững trong những năm tiếp theo.

Quy trình chế biến cà phê

Hiện nay, việc chế biến cà phê có thể được tiến hành bằng 1 trong 2 công nghệ chính là công nghệ chế biến khô và công nghệ chế biến ướt. Mỗi công nghệ này lại có những đặc điểm riêng biệt, mang đến chất lượng khác nhau.

• Công nghệ chế biến cà phê bằng phương pháp khô: Với công nghệ này, hạt cà phê tươi sẽ được hong khô đến một mức độ nào đó thì đem đi xay, loại bỏ các lớp vỏ và lấy nhân bên trong. Công nghệ này được nhiều doanh nghiệp tại Việt Nam áp dụng nhưng chúng mang đến chất lượng sản phẩm không cao, đồng thời phụ thuộc nhiều vào yếu tố thời tiết, thời gian chế biến cũng kéo dài.
  

Quy trình chế biến cà phê bằng phương pháp khô

• Công nghệ chế biến cà phê bằng phương pháp ướt: Công nghệ này tương đối phức tạp, với nhiều giai đoạn xử lý khác nhau nhưng sản phẩm tạo ra có chất lượng tốt, lại không phụ thuộc vào thời tiết. Mặc dù vậy, sau quá trình chế biến, một lượng nước thải, khí thải lớn được tạo ra, đòi hỏi phải được xử lý trước khi đưa trở lại môi trường bên ngoài.
  
  

Quy trình chế biến cà phê bằng công nghệ ướt

Ngành chế biến cà phê sản sinh nước thải gây ô nhiễm

Trong quá trình chế biến cà phê bằng phương pháp ướt, nước thải được sản sinh từ những công đoạn sau:

• Rửa thô: Ở công đoạn này, thành phần chủ yếu có trong nước thải là chất rắn lơ lửng và các chất ô nhiễm không cao.

• Xay vỏ: Mặc dù lượng nước thải khi xay vỏ không nhiều nhưng chúng lại đậm đặc, có độ đục và lượng cặn cao.

• Ngâm enzim: Việc ngâm hạt cà phê trong enzim khiến nguồn nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ, độ nhớt lớn.

Rửa sạch: Tương tự như công đoạn ngâm enzim, ở giai đoạn rửa sạch, sự có mặt của các loại hóa chất khác nhau sản sinh ra lượng nước thải chứa nhiều các chất hữu cơ,

Ngoài các công đoạn trên, tại các nhà máy chế biến cà phê, nước thải còn sinh ra từ quá trình rửa máy móc, thiết bị và nước sinh hoạt của cán bộ, công nhân viên.

Theo kết quả phân tích, trong nước thải từ nhà máy chế biến cà phê bằng công nghệ ướt có chứa các thành phần sau:

Từ bảng trên, có thể thấy các thành phần và tính chất có trong nước thải từ nhà máy sản xuất cà phê đều vượt tiêu chuẩn, do đó, nếu nguồn nước này không được làm sạch trước khi đưa ra ngoài môi trường sẽ để lại những hệ quả nghiêm trọng. Cụ thể như sau:

• PH thấp hơn so với mức cho phép: Chỉ số pH cho phép đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước, chất lượng nước thải, độ cứng của nước, sự keo tụ và khả năng ăn mòn. Khi độ pH thấp sẽ ảnh hưởng đến sự sống của các loài thủy sinh.

• Hàm lượng COD cao hơn so với mức cho phép: COD là lượng oxy cần thiết cho các quá trình oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước thành CO2 và H2O. Khi COD quá cao, cảnh báo nguồn nước có chứa nhiều chất hữu cơ.

• Hàm lượng BOD vượt tiêu chuẩn: BOD là lượng oxy cần cho vi sinh vật tiêu thụ để oxy hóa sinh học các chất hữu cơ trong bóng tối ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian. Khi hàm lượng BOD cao, chứng tỏ mức độ ô nhiễm hữu cơ cũng cao.

• Chất rắn lơ lửng nhiều: Khi hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước cao sẽ làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, khiến quá trình quang hợp dưới nước diễn ra không thuận lợi, từ đó làm giảm tầng oxy trong nước, ảnh hưởng đến đời sống của động vật trong nước, ngăn cản sự phát triển của trứng và ấu trùng.

-         Hàm lượng Photpho và Nito cao: Nito và Photpho là 2 dưỡng chất tồn tại trong nước nhưng nếu chúng có hàm lượng quá cao sẽ dẫn đến hiện tượng phú dưỡng, từ đó làm cạn kiệt oxy hòa tan trong nước, giảm số lượng các cá thể và các quần thể động vật khác.

Phương pháp xử lý nước thải ngành chế biến cà phê

Để loại bỏ hoàn toàn các chất gây ô nhiễm có trong nước thải từ nhà máy chế biến cà phê, các nhà máy cần áp dụng quy trình xử lý nghiêm ngặt, với nhiều công nghệ khác nhau. Biểu đồ dưới đây minh họa quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất chế biến cà phê.

Quy trình trên được vận hành như sau:

Giai đoạn 1: Nước thải từ nhà máy trước khi đi tới hố thu, đi qua song chắn rác nhằm loại bỏ rác có kích thước lớn (>=2nm).

Giai đoạn 2: Nước từ hố thu được truyền sang bể lắng cặn thực hiện lắng cặn xơ bộ các chất rắn lơ lửng.

Giai đoạn 3: Từ bể lắng cặn, nước đi tới bể điều hòa, tính chất và lưu lượng nước thải được điều hòa nhằm đảm bảo quá trình xử lý ở các giai đoạn sau diễn ra thuận lợi.

Giai đoạn 4: Công nghệ xử lý tiếp theo là bể kỵ khí UASB, tại đây, các chất hữu cơ có trong nước kết hợp với các vi sinh vật kỵ khí, sản sinh ra khí CO2, CH4, H2S, và nhiều chất khác.

Giai đoạn 5: Nước thải tiếp tục đi tới bể thiếu khí Anoxic và Aerotank để loại bỏ BOD, nitrat hóa, khử NH4+, NO3-, …

Giai đoạn 6: Nước tràn qua bể chứa trung gian, quá trình xử lý hóa lý diễn ra, các hóa chất NaOH, PAC, polymer được châm vào, tạo ra các bông cặn có kích thước lớn, dễ lắng bởi trọng lực. Nước thải chảy tự nhiên sang bể lý hóa để lắng các bông cặn, nước trong chảy sang máng thu và bể khử trùng.

Giai đoạn 7: Trong bể khử trùng, máy ozone được sục vào, phá vỡ cấu trúc của các chất khí, chất ô nhiễm còn tồn đọng cũng vi trùng trong nước, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn về mặt vi sinh.

Giai đoạn 8: Cuối cùng, nước thải được bơm vào bồn lọc áp lực, cặn còn sót sẽ bị loại bỏ, đảm bảo độ trong sạch trước khi đưa ra ngoài.