STT Thông số Đơn vị Giá trị Giới hạn theo ISI
QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) 1 pH - 4,27–4,40 5,5 – 9,0 5,0 – 9,0 2 COD mg/ml 9270–14.800 250 150 3 BOD 27 °C, mg/L 472–551 30 50 4 NH4+ mg/L 42–57 - 10 5 Tổng Nitơ mg/L 32–48 100 40 6 Tổng Photpho mg/L 60–90 - 6 (Nguồn: [31])
Từ bảng 1.3., hàm lƣợng các thông số nhƣ pH, COD, BOD, NH4+, Tổng Nito, Tổng Photpho đều vƣợt quá giới hạn cho phép theo ISI và QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nƣớc thải công nghiệp (cột B). Riêng hàm lƣợng COD cao gấp gần 1.000 lần, hàm lƣợng BOD vƣợt chuẩn đến cả 100 lần. Điều đó cho thấy mứcđộ nguy hiểm khi xả nƣớc thải chƣa qua xử lý vào nguồn nƣớcnƣớc.
Một số nghiên cứu còn chỉ ra rằng, trong nƣớc thải cà phê cịn có chứa hàm lƣợng kim loại nặng cao. Theo J.Pohlan và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu về hàm lƣợng các kim loại nặng có trong nƣớc thải chế biến cà phê bằng phƣơng pháp ƣớt tại 3 nhà máy chế biến ƣớt ở Santa Fe, Eduviges và Chinice ở khu vực Soconusco của Chiapas, Mexico [21]. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, hầu hết các kim loại nặng đƣợc xác định (bao gồm: Pb, As, Cd, Zn, Cu, Mn, Fe, Ni) trong các mẫu nƣớc thải đều tăng so với hàm lƣợng của chúng trong các mẫu nƣớc đầu vào sản xuất, trừ hàm lƣợng Chì (Pb). Hai kim loại nặng As và Cd có sự tăng nhẹ; Sự gia tăng Cd và As đƣợc phát hiện trong nƣớc thải đƣợc tác giả giải thích có thể là do loại máy móc đƣợc sử dụng trong quá trình chế biến; (Fe) và Mangan (Mn) là 2 kim loại nặng có tỷ lệ tăng cao nhất và vƣợt ngƣỡng giới hạn cho phép nhiều lần.
Nhƣ vậy có thể thấy rằng, kim loại nặng cũng là một trong những yếu tố trong nƣớc thải chế biến cà phê gây ô nhiễm nguồn nƣớc và cần đƣợc lƣu tâm trong quá trình xử lý loại nƣớc thải này.
Tác động do nước thải cà phê đến mơi trường
Nƣớc thải chế biến cà phê có hàm lƣợng đƣờng và chất rắn lơ lửng cao nếu xả trực tiếp vào các con sông, suối sẽ làm giảm mạnh lƣợng oxi trong nƣớc, do đó làm giảm khả năng tự làm sạch của sông, suối; càng làm tăng nhiều hơn chất gây ô nhiễm. Hơn nữa, lƣợng oxy cần thiết cho sự phân hủy sinh học vƣợt quá oxy hiện diện trong nƣớc tạo ra các khí do q trình phân huỷ kị khí, tạo điều kiện cho vi khuẩn có hại sinh sơi, đe dọa sức khoẻ con ngƣời và gây mùi hơi, tanh khó chịu. Việc loại bỏ Nitơ và phốt pho từ nƣớc thải cần đƣợc quan tâm đặc biệt do tình trạng phú dƣỡng và việc xử lý nó trong các nguồn nƣớc gây ra các tác dụng có hại nhƣ suy dinh dƣỡng [30].
Nhu cầu oxy sinh học (BOD) cần thiết có thể lên đến 15.000 mg/l, trong khi đó lƣợng oxy hòa tan cần thiết để kết hợp với các hóa chất trong nƣớc thải, nghĩa là nhu cầu oxy hóa học (COD), có thể từ 15.000 đến 25.000 mg/l.
Nghiên cứu về tác động của việc chế biến cà phê truyền thống đối với chất lƣợng nƣớc sông ở Ethiopia, Abebe Beyene và công sự đã tiến hành đánh giá chất lƣợng nƣớc tại 44 địa điểm lấy mẫu dọc theo 18 con sông tiếp nhận nƣớc thải không qua xử lý từ 23 nhà máy chế biến cà phê tại khu Jimma, Ethiopia [8]. Hai mƣơi địa điểm lấy mẫu thƣợng lƣu và 24 địa điểm lấy mẫu ở vùng hạ lƣu bị ảnh hƣởng bởi chất thải cà phê đƣợc lựa chọn để so sánh. Kết quả về hóa lý và sinh học cho thấy sự suy giảm nghiêm trọng về chất lƣợng nƣớc sông do việc nƣớc thải cà phê không qua xử lý xả trực tiếp vào các dịng sơng. Chỉ số BOD trong nƣớc sông hạ nguồn lên đến 1.900 mg/l, DO < 0,01 mg/l, hàm lƣợng chất rắn lơ lửng (TSS) lên đến 970 mg/l [8].
Trong một nghiên cứu khác về tác động của nƣớc thải cà phê từ các nhà máy chế biến bằng phƣơng pháp ƣớt lên chất lƣợng nƣớc hạ lƣu các con sông ở Ethiopia. Dessalegn Dadi và các cộng sự đã thu thập các mẫu nƣớc từ 11 con sông / suối liên quan đến các nhà máy chế biến cà phê ƣớt vào giờ cao điểm của quá trình chế biến cà phê [13]. Các thông số về chất lƣợng nƣớc của các mẫu nƣớc thải, nƣớc thƣợng lƣu và hạ lƣu của điểm xả đƣợc đo đạc cẩn thận. Kết quả nghiên cứu cho thấy, giá trị pH và hàm lƣợng hữu cơ của tất cả các mẫu nƣớc thải đều rất cao, với các giá trị tối đa là 7200 mg /l và 871 mg /l đối với COD và BOD5. Hàm lƣợng chất hữu cơ cao này trong nƣớc thải đã làm giảm hàm lƣợng ơxy xuống mức 0,25 mg/l. Nhóm tác giả cho rằng sự biến đổi về thời gian ngâm cà phê, sự lên men của lớp thịt quả và việc thiếu sự đầu tƣ hệ thống xử lý thích hợp là những yếu tố chính ảnh hƣởng đến các thơng số ơ nhiễm nƣớc [13].
Nhƣ vậy có thể thấy rằng, nƣớc thải cà phê nếu khơng có biện pháp xử lý hợp lý, quản lý chặt chẽ thì khơng chỉ ảnh hƣởng tới mỹ quan mơi trƣờng trong vùng mà
hệ sinh thái, sức khỏe cộng đồng cũng bị ảnh hƣởng nghiêm trọng. Một bài học đƣợc rút ra từ Costa Rica vào những năm 80 của thế kỷ XX, hai phần ba tổng lƣợng BOD của các con sông là do nƣớc thải cà phê thải ra, biến thành những con sông chết [30].
1.2.2. Chất thải rắn
Nguồn gốc, thành phần và tính chất
Nguồn phát sinh chất thải rắn từ hoạt động chế biến, chủ yếu là vỏ và thịt quả cà phê sau khi đƣợc tách ra khỏi hạt. Khối lƣợng hạt thu đƣợc sau chế biến chiếm khoảng 26 – 30%, còn lại đƣợc thu hồi dƣới dạng chất thải rắn bao gồm quả xanh, vỏ quả, thịt quả và các phần khác [11]. Thành phần hóa học trong loại chất thải rắn này bao gồm protein, chất béo, cellulose, tro, tamin, pectin, caffeine, đƣờng,…[5]
Tùy thuộc vào phƣơng pháp chế biến, vỏ cà phê và vỏ trấu ƣớt hoặc khô, là lƣợng chất thải rắn đầu tiên của quá trình sản xuất, chiếm 29% và 12% tổng khối lƣợng quảcà phê tƣơi. Lƣợng vỏ và thịt quả và vỏ trấu của một tấn cà phê tƣơi thải ra trong quá trình sản xuất là 0,5 và 0,18 tấn [32]. Vỏ quả cà phê và vỏ trấu rất giàu carbohydrate, khoáng chất và protein, tuy nhiên chúng cũng chứa các hợp chất hữu cơ nhƣ tannin, axit chlorogenic và caffein [16].