3.1.LƢU LƢỢNG, THÀNH PHẦN NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN CÀ PHÊ.
3.1.1.Lƣu lƣợng nƣớc thải chế biến cà phê
Lƣu lƣợng trung bình: Qtb = 400 m3/ngày.đêm
Trong đĩ chủ yếu là nƣớc thải ở 2 cơng đoạn chính: cơng đoạn rửa thơ, xay cà phê và cơng đoạn đánh nhớt, rửa sạch
Lƣu lƣợng nƣớc thải ở cơng đoạn rửa thơ, xay cà phê
Q1 = 160 m3/ngày.đêm
Lƣu lƣợng nƣớc thải ở cơng đoạn đánh nhớt, rửa sạch
Q2 = 240 m3/ngày.đêm
3.1.2.Thành phần, tính chất nƣớc thải chế biến cà phê
Bảng 3.1: Thành phần tính chất nước thải chế biến cà phê hạt tươi tại Cơng ty Hồ Phượng
STT Thơng số Đơn vị Giá trị đầuvào QCVN 24: 2009Loại B
1. pH 4,1 5.5 - 9 2. COD mg/l 19.426 100 3. BOD5 mg/l 12.480 50 4. Chất rắn lơ lửng mg/l 2.752 100 5. Phốt pho tổng mg/l 10 6 6. Nitơ tổng mg/l 209 30
(Nguồn: Kết quả phân tích tại Phịng Thí Nghiệm Cơng Nghệ Mơi Trường – Viện Mơi Trường và Tài Nguyên 3/2011).
Từ kết quả phân tích các mẫu nƣớc thải nĩi trên, cĩ thể nhận thấy
Nƣớc thải ở cơng đoạn rửa thơ và xay cà phê: cĩ nồng độ chất ơ nhiễm rất cao, cụ thể COD = 32.894 mg/l, BOD = 19.463 mg/l, SS = 1.720 mg/l, pH ở mức thấp. COD vƣợt gấp 411 lần so với tiêu chuẩn cho phép (QCVN 24: 2009, loại B), BOD vƣợt gấp
389 lần so với tiêu chuẩn cho phép, SS vƣợt gấp 17 lần so với tiêu chuẩn. Nồng độ ơ nhiễm của nƣớc thải cao là do nƣớc thải chứa nhiều chất bẩn bám dính hạt cà phê (cát, đất, bụi, ...), các hạt cà phê xanh cịn sĩt lại, xác vỏ cà phê, hạt cà phê bị nát trong quá trình xay.
Nƣớc thải ở cơng đoạn đánh nhớt, rửa sạch: cĩ nồng độ chất ơ nhiễm khá cao, cụ thể COD = 10.447 mg/l, BOD = 7.825 mg/l, SS = 2.753, pH ở mức thấp. COD vƣợt gấp 130 lần so với tiêu chuẩn cho phép (QCVN 24:2009, loại B), BOD vƣợt gấp 157
lần so với tiêu chuẩn cho phép, SS vƣợt gấp 28 lần so với tiêu chuẩn. Nồng độ ơ nhiễm
của nƣớc thải cao là do nƣớc thải chứa nhiều thịt quả cà phê bị tan rã từ quá trình ngâm enzym.
Do nƣớc thải từ Nhà máy chế biến cà phê cĩ các đặc trƣng chính nhƣ sau:
Chế độ thải khơng đều trong năm, thời gian cĩ nƣớc thải nhiều và cĩ cƣờng
độ ơ nhiễm cao chỉ cĩ khoảng 4 –5 tháng/năm.
Cƣờng độ ơ nhiễm của nƣớc thải khơng đồng đều.
Lƣu lƣợng nƣớc thải cĩ cƣờng độ ơ nhiễm nhẹ rất cao.
Do vậy, phƣơng án cơng nghệ lựa chọn cần đảm bảo các yêu cầu sau:
Luơn đảm bảo nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải.
Thời gian cần thiết để phục hồi hiệu suất xử lý sau một thời gian dài hầu
nhƣ khơng cĩ nƣớc thải (6 tháng) phải nhanh.
Phƣơng án cơng nghệ đƣợc lựa chọn để đảm bảo các yêu cầu trên là phƣơng án:
Tách triệt để lƣợng cặn, vỏ cà phê từ quá trình sơ chế, rửa cà, xay cà.
Áp dụng phƣơng pháp phân hủy sinh học kỵ khí cĩ khả năng phục hồi nhanh
Kết hợp xử lý hiếu khí và hồ sinh học (hồ giải nhiệt) để đảm bảo nƣớc thải đầu
ra đạt tiêu chuẩn thải.
Với tính chất nƣớc thải và yêu cầu xử lý đã nêu trên, cơng nghệ xử lý đƣợc đề xuất cho Hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy nhƣ sau:
Tiền xử lý (xử lý cơ học): giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý sinh học và hĩa lý tiếp theo.
Loại bỏ rác, cặn thơ, tạp chất khơng tan cĩ kích thƣớc lớn hơn 20 mm: nylon, giẻ
rách, nhánh cây, ống,…
Loại bỏ cặn rác tinh cĩ kích thƣớc lớn hơn 1,5mm: cát, sỏi, nhựa, nylon, cặn
lơ lững…
Loại bỏ các tạp chất nổi, dầu mỡ.
Điều hồ lƣu lƣợng và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nƣớc thải.
Các thiết bị kiểm sốt trong khâu này đƣợc điều khiển tự động.
Xử lý bậc 2 (Xử lý sinh học yếm khí dính bám)
Sử dụng cơng nghệ kỵ khí dính bám trên giá thể cố định để khử, chuyển hố
các chất hữu cơ cĩ cấu trúc phức tạp thành các chất hữu cơ cĩ cấu trúc đơn
giản, dễ phân hũy sinh học hoặc khí CH4 và H2O, làm giảm nồng độ BOD,
Ƣu điểm nổi bật của cơng nghệ kỵ khí là lƣợng bùn sản sinh ra rất thấp vì thế chi phí cho việc xử lý bùn giảm đáng kể so với các quá trình xử lý hiếu khí. Đối với nƣớc thải cơng nghiệp chế biến đƣờng, hiệu quả khử COD cĩ thể đạt 80%
ở tải trọng 10kg COD/m3
.ngày đêm.
Xử lý bậc 3 (Xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng)
Chuyển hĩa các hợp chất hữu cơ khĩ phân hủy sinh học và dễ phân hủy sinh học
(COD, BOD) thành các hợp chất vơ cơ (CO2, H2O,…);
Xử lý phốt pho: diễn ra trong 02 quá trình kị khí - hiếu khí nối tiếp nhau nhờ
vi khuẩn tích lũy phốtpho;
Xử lý nitơ: Nitrat hĩa và khử nitrat thành Nitơ trong 02 quá trình hiếu khí –
thiếu khí nhờ vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter;
Xử lý bậc 4 (xử lý hĩa lí)
Tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lững phân tán nhỏ, keo, nhũ tƣơng vá
các tạp chất khác.
Keo tụ chất rắn lơ lững, độ màu, độ đục, thậm chí cả mùi trong nƣớc thải;
Sử dụng hĩa chất keo tụ: PAC, chất trợ keo tụ…cho quá trình keo tụ.
Khử trùng
Khử trùng tiêu diệt các loại vi khuẩn gây hại trƣớc khi xả vào nguồn tiếp
nhận trong khu vực. Xử lý hồn thiện nƣớc thải sau xử bằng các quá trình tự nhiên trong hồ thủy sinh
Xử lý bùn hoạt tính dƣ và bùn hĩa lý
Bùn hoạt tính dƣ và bùn hĩa lý cĩ độ ẩm cao (99 – 99,3%) đƣợc dẫn vào bể
chứa bùn và định kỳ lƣợng bùn này sẽ đƣợc thu gom và mang đi xử lý theo tiêu chuẩn Việt nam về xử lý chất thải rắn.
Nƣớc thải nhà máy chế biến cà phê Hồ Phƣợng cĩ lƣu lƣợng khơng ổn định. Nhà máy sản xuất 2 ca; từ 12 giờ chiều – 17 giờ tối chủ yếu là thu mua nguyên liệu, 17 – 6 giờ sáng là cơng đoạn phân loại, rửa, xay vỏ; cơng đoạn ngâm enzym, đánh nhớt đƣợc diễn ra nguyên ngày. Vì thế, nƣớc thải khơng chỉ khơng ổn định về lƣu lƣợng mà nồng độ chất ơ nhiễm cũng thay đổi ở mỗi cơng đoạn chế biến. Bể điều hịa đƣợc thiết kế sao cho phải điều hịa đƣợc lƣu lƣợng và nồng độ trong 1 chu kì chế biến của nhà máy.
Nƣớc thải này cĩ hàm lƣợng BOD, COD, SS cao và pH thấp. Đối với SS cao, chủ yếu là do cơng đoạn tách vỏ quả và hạt xanh khơng tốt, vì thế cần thiết phải cĩ thiết bị tách rác dạng băng tải tự động trƣớc khi nƣớc thải chảy vào hệ thống xử lý.
Nƣớc thải sau khi điều hịa cĩ tỷ lệ BOD/COD = 12480/19426 = 0.64 > 0.6: thích hợp cho quá trình xử lý bằng phƣơng pháp sinh học. Tuy nhiên, độ màu cũng là một yếu tố quan trọng để chọn lựa phƣơng án xử lý.
Quá trình xử lý sinh học đƣợc đề xuất để giải quyết COD, BOD rất cao trong nƣớc thải. Cần phải kết hợp cả phƣơng pháp xử lý sinh học kị khí và sinh học hiếu khí. Căn cứ vào thành phần tính chất của nƣớc thải để quyết định phƣơng án xử lý cũng nhƣ cơng trình xử lý.
Bảng 3.2: Hiệu quả xử lý cho các cơng trình đơn vị tiêu biểu
CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ Hiệu quả xử lý (%)
BOD COD SS PTOT Orga-N NH3-N
Xử lý sơ bộ Bể lắng cát 0 - 5 0 – 5 0 – 10 0 0 0 Xử lý bậc một (lắng cặn) Với hố chất 30 – 40 30 – 40 50 – 65 10 – 20 10 – 20 0 Xử lý bậc 2 Bùn hoạt tính thơng thƣờng 80 – 95 80 – 85 80 – 90 10 – 25 15 – 50 8 – 15 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 65 – 80 60 – 80 60 – 85 8 – 12 15 – 50 8 – 15
Bể lọc sinh học cao tải 65 – 85 65 – 85 65 – 85 8 – 12 15 – 50 8 – 15
Bể bùn hoạt tính từng mẻ 80 – 85 80 – 85 80 – 85 10 – 25 15 – 50 8 – 15
(Nguồn: Wasterwater Engineering – Treatment, Disposal and Reuse, 3rd edition, Metcalf & Eddy, Inc., 1993)
Bảng 3.3: Các quá trình điển hình và số liệu về hiệu quả của quá trình kị khí xử lý nước thải cơng nghiệp.
Quá trình CODvào(mg/l) HRT (giờ) L(kgCOD/m3.ngày) E (%)
Quá trình kị khí tiếp
xúc 1.500-5.000 2-10 0,48-2,40 75-90
UASB 5.000-15.000 4-12 4,00-12,01 75-85
FB 10.000-20.000 24-48 0,96-4,80 75-85
EB 5.000-10.000 5-10 4,80-9,60 80-85
(Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering, 1991)
Tiêu chuẩn đầu ra QCVN 24:2009, loại B; vì thế phải áp dụng phƣơng pháp xử lý hĩa lý liền kề để đạt yêu cầu và cũng giảm đáng kể độ màu trong nƣớc thải mà phƣơng pháp sinh học khơng xử lý triệt để.