THIẾT KẾ THI CÔNG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ NHÂN
1. Tổng quan về cà phê nhân
1.1 Cà phê nhân là gì?
Cà phê nhân là cà phê chưa rang, còn tươi(coffee cherries) vừa được thu hoạch, sau khi phơi dưới ánh nắng mặt trời hoặc sấy và xay tách vỏ sẽ cho ta cà phê nhân. Tiếng Anh của cà phê nhân là green coffee, tiếng Mỹ là raw coffee. Trong tiếng Việt, cà phê này còn được gọi là cà phê xanh hay cà phê sống.
Cà phê nhân là nguyên liệu chính để chế biến rang xay, cà phê bột, cà phê hòa tan… ngoài ra, còn được dùng làm phụ gia chiết xuất cafein trong một số ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống, dược phẩm…
Cà phê nhân chưa rang
1.2 Phân loại cà phê nhân
Về cơ bản, cà phê nhân có hai loại gồm cà phê arabica và cà phê robusta.
- Cà phê arabica còn được gọi là cà phê chè được trồng nhiều tại những nơi có độ cao từ 1.000m trở lên với nền nhiệt mát mẻ và độ chênh nhiệt độ ngày đêm lớn. Arabica thường có bốn chủng phổ biến là Caturra, Bourbon, Mocha, Typica và Catimor.
- Cà phê robusta (còn gọi là cà phê vối) thường được trồng tại những vùi đồi núi thấp, là loại cà phê ưa nắng với nền nhiệt cao hơn và có khả năng kháng bệnh cao.
Cà phê Arabica và Robusta
- Ngoài ra, còn có loại cà phê excelsa (còn gọi là cà phê mít) cũng được trồng rải rác tại Việt Nam.
1.3 Phương pháp chế biến cà phê nhân
Công nghệ chế biến cà phê nhân
Có 3 phương pháp chế biến cà phê nhân: phương pháp khô, bán ướt và ướt.
1.4 Ưu, nhược điểm của từng quy trình
Khô: Có vị mật ngọt, chua ít, nhiều hương vị nhưng không đồng nhất. Bảo vệ môi trường vì hầu như rất ít sử dụng nước và phơi nắng thủ công.
Nhược điểm: Phụ thuộc vào yếu tố thời tiết và thời gian phơi lâu.
Bán ướt (Semi-washed/honey process/Pulped Natural): Vị chua vừa đủ, đồng nhất, đầy đặn, hương hoa cỏ, trái cây phong phú và có vị ngọt. Bảo vệ môi trường vì hầu như rất ít sử dụng nước và phơi nắng thủ công.
Nhược điểm: Quá phụ thuộc vào yếu tố thời tiết và đòi hỏi tay nghề của người làm sơ chế.
Ướt (Full Wash/Wet Process): hương vị thuần đồng nhất, sạch, vị chua cam quýt. Thời gian phơi nhanh. Thường được sử dụng.
Nhược điểm: Cần rất nhiều nước và dễ bị lên men làm cà phê bị chua nếu như ngâm nước quá lâu.
2. Thành phần tính chất nước thải chế biến cà phê nhân
Hiện nay đa số các cơ sở chế biến cà phê đều sử dụng quá phương pháp chế biến ướt nên chúng tôi xin giới thiệu về nước thải của phương pháp này.
Theo phương pháp ướt thì nước thải xuất phát từ công đoạn:
- Rửa: Đây là giai đoạn phát sinh chủ yếu là chất rắn lơ lửng, các chất ô nhiễm không cao.
- Xay vỏ: giai đoạn này nước thải không nhiều nhưng có thành phần ô nhiễm cao, có độ đục và hàm lượng cặn cao. Ngoài ra, giai đoạn này còn làm cho nước thải có lượng vỏ lớn.
- Lên men: Đây là giai đoạn phát sinh nước thải nhiều nhất trong quy trình chế biến. Nước thải trong giai đoạn này có thành phần hữu cơ cao, ngoài ra còn có độ nhớt lớn.
- Rửa sạch: Nước thải có lưu lượng thấp, thành phần hữu cơ cao
- Nước thải vệ sinh: phát sinh từ công đoạn vệ sinh các máy móc, thiết bị.
- Nước thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình hoạt động sản xuất của công nhân…
Thành phần tính chất nước thải chế biến cà phê nhân
Nhận xét: nhìn chung nước thải chế biến cà phê nhân theo phương pháp ướt phù hợp với quá trình xử lý sinh học, có thể kết hợp với quá trình vật lý cơ học để loại bỏ cặn lắng trong nước thải
3. Công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê nhân
Công ty Hòa Bình Xanh đề nghị công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê nhân như sau:
Công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê nhân
3.1 Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê nhân
- Nước thải đầu vào trong quá trình xử lý nước thải sản xuất nước mắm theo hệ thống thu gom được dẫn qua song chắn rác để chắn rác có kích thước lớn nhằm tránh gây tắc nghẽn đường ống và bơm trong quá trình vận hành, sau đó chảy về hố thu.
- Hố thu thường có chiều sâu để thu gom nước thải, sau đó qua bể lắng cặn để lắng các chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ trong nước thải như: cát, vỏ cà phê…
- Bể điều hòa được xáo trộn liên tục nhờ máy thổi khí có tác dụng điều hòa tính chất và lưu lượng nước thải trong quá trình sản xuất.
- Nước thải tiếp tục được dẫn vào bể kỵ khí UASB, quá trình phân hủy kỵ khí trong bể UASB diễn ra theo phản ứng sau:
Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí => CO2 + CH4 + H2S + Sinh khối mới + …
- Quá trình phân hủy trải qua 4 giai đoạn:
- GĐ 1: Thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử.
- GĐ 2: Axit hoá. Giai đoạn này, các chất hữu cơ đơn giản lại bị chuyển hoá thành axit acetic, H2 và CO2. Các axit hữu cơ dễ bay hơi chủ yếu là axit acetic, axit lactic và axit propionic. Ngoài ra, CO2 và H2O, các ancol đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch hydratcacbon. Vi sinh vật phân giải metan chỉ có thể phân huỷ một số loại cơ chất nhất định như CO2+ H2, format,acetat, metylic, CO. Sự hình thành các axit có thể làm pH giảm.
- GĐ 3: Acetate hoá. Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn axit hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
- GĐ 4: Methane hoá. Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy kỵ khí. Acid axetic,CO2, H2, HCHO và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới. Đây là giai đoạn mà COD giảm, trong các giai đoạn trước hầu như COD không giảm
- Sau khi qua bể UASB nước thải được dẫn sang bể thiếu khí Anoxic. Bể Anoxic kết hợp Oxic có thể xử lý tổng hợp: khử BOD, khử NH4+ và khử NO3- thành N2. Với việc kết hợp bể bùn hoạt tính xử lý và quá trình xử lý thiếu khí, hiếu khí sẽ tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon khi cần khử NO3-, tiết kiệm được một phần hai lượng oxy khi nitrat hóa khử NH4+ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-. Nước thải trong bể Oxic được tuần hoàn liên tục lại bể Anoxic để thực hiện quá trình khử NO3- có trong nước thải.
- Bể Oxic: Vi sinh trong bể Oxic sẽ được thêm vào định kỳ từ bùn tuần hoàn tại bể lắng. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là khí cacbonic và H2O làm giảm nồng độ bẩn trong nước thải. Trong bể Oxic còn có thêm vật liệu tiếp xúc nhằm tăng cơ hội tiếp xúc giữa vi sinh vật với nước thải, đồng thời là môi trường để vi sinh vật phát triển và dính bám.
- Sau khi xử lý sinh học, nước thải tràn qua bể lắng để lắng bùn. Tại đây nước di chuyển trong ống trung tâm xuống đáy bể sau đó di chuyển từ dưới lên trên chảy vào máng thu nước để tràn sang bể trung gian. Phần bùn lắng xuống đáy bể một phần được tuần hoàn lại bể sinh học thiếu khí và hiếu khí để duy trì nồng độ bùn, phần bùn thải sẽ được bơm vào bể chứa bùn.
- Sau quá trình xử lý nước thải vẫn còn nồng độ ô nhiễm khá cao cần tiến hành xử lý hóa lý. Trước khi vào cụm hóa lý nước được dẫn vào bể trung gian để bơm nước thải.
- Trọng cụm xử lý hóa lý có 2 bể: keo tụ tạo bông và bể lắng các bông cặn đã keo tụ.
- Trong bể khử trùng Javen: Nước Javen sẽ được bơm vào nước thải bằng bơm định lượng. Nhờ tác dụng của chất oxy hóa mạnh, các vi sinh vật nguy hiểm trong nước thải sẽ bị tiêu diệt, đảm bảo đạt tiêu chuẩn về mặt vi sinh.
- Cuối cùng nước thải được bơm vào bồn lọc áp lực giúp loại bỏ hàm lượng cặn còn sót lại mà quá trình lắng chưa làm được, đảm bảo độ trong trước khi đưa vào nguồn tiếp nhận
- Nước thải sau xử lý đảm bảo quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT sẽ xả ra nguồn tiếp nhận. Quá trình lọc áp lực sẽ tạo ra cặn trong bồn lọc, sau một thời gian làm việc bồn lọc áp lực được rửa lọc nhằm tách phần cặn ra khỏi bề mặt vật liệu lọc, nước rửa lọc sẽ được dẫn về hố thu.
- Bùn dư của bể lắng sinh học, bùn rắn từ các quá trình lược rác, bùn từ bể lắng hóa lý được dẫn về bể chứa bùn. Quá trình ổn định bùn kỵ khí diễn ra trong khoảng thời gian dài sẽ giúp cho bùn ổn định, dễ lắng và mất mùi hôi. Sau một thời gian, bùn được đưa vào máy ép bùn giúp giảm thể tích bùn, bùn ướt thành bùn khô và được đưa đi chôn lấp.
3.2 Ưu điểm công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê nhân
- Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, Nitơ cao
- Đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra
- Chi phí vận hành thấp chủ yếu bằng phương pháp sinh học, dễ vận hành (có thể đào tạo những người chưa có chuyên môn về xử lý nước thải vận hành hệ thống)
- Giảm thiểu tối đa thể tích bùn thải, dễ dàng vận chuyển và bảo quản có thể sử dụng bùn để làm phân vi sinh bón cho cây trồng
- Có thể tái sử dụng nước thải sau xử lý cho mục đích rửa cà phê ở công đoạn rửa nguyên liệu, tưới cây, tưới đường, vệ sinh nhà xưởng …
Ngoài phương án xử lý nước thải chế biến cà phê nhân đã nêu trên chúng tôi còn có thể đưa ra những phương án hiệu quả phù hợp với yêu cầu khách hàng.
Nếu quý khách hàng có nhu cầu thiết kế, thi công, sửa chữa hệ thống xử lý nước thải chế biến cà phê nhân, vui lòng liên hệ công ty chúng tôi.
Công ty Hòa Bình Xanh chuyên thiết kế hệ thống xử lý nước thải chế biến cà phê nhân với đội ngũ thạc sĩ, kỹ sư nhiều năm kinh nghiệm.
Mọi chi tiết xin liên hệ hotline: 0943.466.579
Liên hệ công ty Hòa Bình Xanh
