Quản lý chất thải và ô nhiễm
Công nghiệp chế biến cà phê chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp và dịch vụ khác, nhu cầu về các sản phẩm cà phê ngày càng tăng. Cà phê dần trở thành mặt hàng nông sản chế biến xuất khẩu quan trọng của Việt Nam, kim ngạch xuất khẩu những năm gần đây dao động từ 400 đến 600 triệu USD/năm, tạo ra từ 6% đến 10% thu nhập từ xuất khẩu quốc gia. Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu cà phê đứng thứ hai trên thế giới sau Brazil. Chính vì vậy, ngành công nghiệp này không thể thiếu được trong đời sống của người dân.
Có thể nói, cà phê tạo nguồn lợi hết sức to lớn về kinh tế: tạo ra các sản phẩm ngày càng đa dạng để phục vụ trong nước, xuất khẩu khối lượng lớn nhân cà phê để thu nhiều ngoại tệ cho đất nước và tạo ra công ăn việc làm cho người lao động. Các tác nhân gây ô nhiễm là đường sinh từ nhớt hoặc phần ngoài của quả cà phê. Trong quá trình lên men, đường bị phân huỷ thành rượu và khí các-bô-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.
Phần nhớt là phần chất nhầy bọc quanh hạt cà phê. Thành phần chủ yếu của nó là prôtêin, đường và péctin. Phần nhớt rất khó bị phân huỷ. Trong nước thải cà phê phần nhớt này thường kết tủa thành một lớp đen trên bề mặt.
Nước thải cà phê nếu không có biện pháp xử lý hợp lý, quản lý chặt chẽ thì không chỉ ảnh hưởng tới mỹ quan môi trường trong vùng mà hệ sinh thái, sức khỏe cộng đồng cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Một bài học được rút ra từ Costa Rica vào những năm 80, hai phần ba tổng lượng BOD của các con sông là do nước thải cà phê thải ra, biến thành những con sông chết.
THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ.
Xử lý nước thải chế biến cà phê - Nước thải ở công đoạn rửa thô và xay cà phê: có nồng độ chất ô nhiễm rất cao, cụ thể COD = 32.894 mg/l, BOD = 19.463 mg/l, SS = 1.720, pH ở mức thấp. COD vượt gấp 411 lần cho phép so với tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945:2005, loại B), BOD vượt gấp 389 lần cho phép so với tiêu chuẩn cho phép, SS vượt gấp 17 lần cho phép so với tiêu chuẩn. Nồng độ ô nhiễm của nước thải cao là do nước thải chứa nhiều chất bẩn bám dính hạt cà phê (cát, đất, bụi, …), các hạt cà phê xanh còn sót lại, xác vỏ cà phê, hạt cà phê bị nát trong quá trình xay.
Nước thải ở công đoạn đánh nhớt, rửa sạch: có nồng độ chất ô nhiễm cung khá cao, cụ thể COD = 10.447 mg/l, BOD = 7.825 mg/l, SS = 2.753, pH ở mức thấp. COD vượt gấp 130 lần cho phép so với tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945:2005, loại B), BOD vượt gấp 157 lần cho phép so với tiêu chuẩn cho phép, SS vượt gấp 28 lần cho phép so với tiêu chuẩn. Nồng độ ô nhiễm của nước thải cao là do nước thải chứa nhiều thịt quả cà phê bị tan rã từ quá trình ngâm enzym. Như vậy có thể nói: Nước thải chế biến của nhà máy có nồng độ ô nhiễm lớn rất nhiều so với nhà máy tương tự tại Brazil. Giải thích cho điều này có những lý do sau: - Công nghệ chế biến không tốt: Máy xay vỏ không tốt, không loại bỏ hết hạt xanh trong quá trình xay, hay làm nát hạt quá nhiều. - Nhà máy không có hệ thống tách vỏ quả trước khi vào hệ thống. Tất cả các loại chất thải phát sinh từ quá trình chế biến cà phê được đưa thẳng ra hệ thống xử lý.
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ.
Xử lý nước thải chế biến cà phê - Nước thải này có hàm lượng BOD, COD, SS cao và pH thấp. Đối với SS cao, chủ yếu là do công đoạn tách vỏ quả và hạt xanh không tốt, vì thế cần thiết phải có thiết bị tách rác dạng băng tải tự động trước khi nước thải chảy vào hệ thống xử lý. Nước thải sau khi điều hòa có tỷ lệ BOD/COD = 12480/19426 = 0.64 > 0.6: thích hợp cho quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học. Tuy nhiên, độ màu cũng là một yếu tố quan trọng để chọn lựa phương án xử lý. Quá trình xử lý sinh học được đề xuất để giải quyết COD, BOD rất cao trong nước thải. Cần phải kết hợp cả phương pháp xử lý sinh học kị khí và sinh học hiếu khí. Căn cứ vào thành phần tính chất của nước thải để quyết định phương án xử lý cũng như công trình xử lý nước thải chế biến cà phê.
THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ.
Xử lý nước thải chế biến cà phê - Nước thải sinh ra từ các khâu chế biến của nhà máy được tách rác bằng thiết bị tách rác băng tải. Sau khi loại bỏ rác, nước thải chảy đến bể gom kết hợp quá trình lắng sơ bộ. Tại đây, nước thải được lưu lại với thời gian 1 (một) giờ nhằm loại bỏ sơ bộ lượng cặn trong nước.
Nước thải được bơm đến bể điều hoà. Bể điều hòa có chức năng điều hòa lưu lượng, thành phần tính chất nước thải và nhiệt độ nước thải, tránh tình trạng quá tải vào các giờ cao điểm. Do đó giúp cho hệ thống xử lý làm việc ổn định đồng thời giảm kích thước các công trình đơn vị phía sau. Trong bể điều hòa có bố trí hệ thống phân phối khí nhằm mục đích xáo trộn và giảm một phần các chất hữu cơ có trong nước thải.
Nước thải tiếp tục được bơm đến bể sinh học kỵ khí vật liệu đệm (UAF) 2 (hai) cấp nhờ vào hai bơm chìm đặt tại bể điều hoà. Bể sinh học kỵ khí có vật liệu đệm cố định, các vật liệu rắn trơ là giá thể cố định cho vi sinh kị khí sống bám trên bề mặt. Giá thể là vật liệu sợi xơ dừa, có độ bền cao trong nước thải. Tỉ lệ riêng diện tích bề mặt/thể tích của vật liệu thông thường dao động trong khoảng 100-220m2/m3. Trong bể sinh học tiếp xúc áp dụng quá trình sinh trưởng sinh học bám dính (Attached Growth). Bể sinh học kỵ khí vật liệu tiếp xúc, là giá thể cho vi sinh vật sống bám. Nước thải được phân bố đều hướng từ dưới lên. Quần thể vi sinh sống bám trên giá thể tạo nên màng nhầy sinh học có khả năng hấp phụ và phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Quần thể vi sinh này có thể bao gồm vi khuẩn hiếu khí, kị khí và tùy tiện, nấm, tảo và các động vật nguyên sinh. Ngoài ra còn có giun, ấu trùng côn trùng, ốc,…Vi khuẩn tùy tiện chiếm đa số. Phần bên ngoài lớp màng nhầy (khoảng 0.1-0.2mm), là loại vi sinh hiếu khí. Khi vi sinh phát triển, chiều dày càng ngày càng dày hơn, vi sinh ở lớp ngoài tiêu thụ hết lượng oxy khuếch tán trước khi oxy thấm vào bên trong. Vì vậy, gần sát bề mặt giá thể, môi trường kị khí hình thành. Nước thải sau khi qua bể sinh học kỵ khí vật liệu đệm được dẫn sang bể sinh học hiếu khí bùn hoạt tính.
Trong bể hiếu khí bùn hoạt tính, các chất hữu cơ hòa tan và không hòa tan chuyển hóa thành bông bùn sinh học – quần thể vi sinh vật hiếu khí – có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Nước thải chảy liên tục vào bể sinh học song song là khí được đưa vào cùng xáo trộn với bùn hoạt tính (oxy hòa tan DO>2mg/l), cung cấp oxy cho vi sinh phân hủy chất hữu cơ. Dưới điều kiện này, vi sinh sinh trưởng tăng sinh khối và kết thành bông bùn.
VSV + C5H7NO2 (chất hữu cơ) + 5O2 –> 5CO2 + 2H2O + NH3 + VSV mới (1)
Bể này đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Bể này có dạng chữ nhật, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể. Bể này có ưu điểm chịu được quá tải rất tốt. METCALF and EDDY (1991) đưa ra tải trọng thiết kế khoảng 0.8-2.0 kgBOD5/m3.ngày với hàm lượng bùn 2.500 – 4.000 mg/L, tỉ số F/M 0.2-0.6. Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn (mixed liquor). Hỗn hợp này chảy đến bể lắng bùn sinh học.
Bể lắng bùn sinh học có nhiệm vụ lắng và tách bùn ra khỏi nước thải. Bùn sau khi lắng có hàm lượng SS = 8.000 – 10.000mg/L, một phần sẽ tuần hoàn trở lại bể sinh học (25-75% lưu lượng) để giữ ổn định mật độ cao vi khuẩn tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, đồng thời ổn định nồng độ MLSS = 3500 mg/l. Các thiết bị trong bể lắng gồm ống trung tâm phân phối nước, hệ thống thanh gạt bùn – motour giảm tốc và máng răng cưa thu nước. Độ ẩm bùn dao động trong khoảng 98.5 – 99.5%. Lưu lượng bùn dư Qw thải ra mỗi ngày được bơm về sân phơi bùn.
Do tính chất của nước thải là có hàm lượng chất lơ lửng cao, sau quá trình xử lý sinh học sẽ không đạt tiêu chuẩn nên sẽ được tiến hành keo tụ. Tại bể keo tụ, hóa chất keo tụ được bổ sung vào liên tục để quá trình keo tụ xảy ra hoàn toàn. Sau quá trình keo tụ, các bông cặn sẽ hình thành.kết bông lại và lắng khá nhanh nhờ sự hỗ trợ của chất trợ keo tụ là polymer. Nước thải sau đó được dẫn sang bể lắng bùn hoá lý để tiến hành tách pha. Phần bùn dễ lắng sẽ được lắng xuống đáy bể và được thu gom liên tục nhờ hệ thống gạt gom bùn được lắp đặt trong bể. Phần nước trong sau lắng sẽ tràn qua máng thu nước răng cưa và tiếp tục chảy vào bể khử trùng để diệt vi khuẩn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A – TCVN 5945 : 2005.
QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ.
Last updated
Was this helpful?