Quản lý và tái sữ dụng chất hữu cơ trong nhà máy chế biến cà phê

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 Chương 1: QUÁ TRÌNH VÀ HIỆN TRẠNG HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT CÀ PHÊ 2 1.1. Phương pháp chế biến cà phê 2 1.1.1. Phương pháp khô: 3 1.1.2. Phương pháp ướt: 3 1.1.3. Phương pháp nửa ướt 3 1.2. Quy trình sản xuất cà phê 4 Chương 2: THỐNG KÊ VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC NGUỒN THẢI TỪ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT CÀ PHÊ 7 2.1. Công nghệ chế biến khô 7 2.2. Công nghệ chế biến ướt 7 2.3. Chất thải trong nhà máy sản xuất cà phê 7 2.3.1. Ô nhiễm của nước thải 7 a. Nước thải chế biến 7 b. Nước thải vệ sinh 9 c. Nước thải sinh hoạt 9 2.3.2.Ô  nhiễm do khí thải 10 2.3.3. Chất thải rắn 10 a. Rác thải sinh hoạt 10 b. Chất thải rắn từ hoạt động chế biến 11 c. Chất thải nguy hại 11 Chương 3: BIỆN PHÁP XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG CHẤT HỮU CƠ TỪ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT 12 3.1. Khối lượng, độ ẩm, công thức của hổn hợp chất thải 12 3.2. Các phương pháp xử lý chất thải trong nhà máy chế biến cà phê 13 3.2.1. Phương pháp 1: rác thải và nước thải xử lý riêng 13 a. Rác thải 13 b. Nước thải 15 3.2.2. Phương pháp 2: Nước thải và vỏ cà phê được xử lý chung 17 Chương 4: TÍNH KHẢ THI VÀ SỰ CHẤP NHẬN CỦA XÃ HỘI ĐỐI VỚI SẢN PHẨM TÁI SỬ DỤNG 19 4.1. Những chính sách của Nhà nước và chính quyền địa phương liên quan đến vấn đề tái sử dụng chất thải hữu cơ của Cơ sở 19 4.2. Sự chấp nhận và nhu cầu của thị trường 19 4.3. Khó khăn và giới hạn của phương án quản lý và tái sử dụng chất thải hữu cơ đã đề xuất 20 4.3.1. Phương pháp 1 20 4.3.2. Phương pháp 2 21 Chương 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 22 5.1. Kết luận 22 5.2. Kiến nghị 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Chương 1: QUÁ TRÌNH VÀ HIỆN TRẠNG HOẠT ĐỘNG CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT CÀ PHÊ 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 ra nguồn lợi hết sức to lớn về kinh tế: 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. Tuy nhiên trong quá trình sản xuất cà phê cũng có thể làm tác động đến môi trường thông qua việc thải bỏ các chất thải (vỏ, nước thải, bụi…) trong suốt quá trình hoạt động dẫn đến việc ô nhiễm không khí, đất, nước. 1.1. Phương pháp chế biến cà phê Hai phương pháp được dùng phổ biến trong sản xuất là chế biến ướt và chế biến khô. Phương pháp khô (tự nhiên) Phương pháp ướt (phương pháp rửa) 1.1.1. Phương pháp khô: Phương pháp khô là phương pháp cổ điển. Trái cà phê được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời, chúng sẽ được cào vài lần trong một ngày và được che kín để tránh sương vào ban đêm; Sau một vài tuần, trái sẽ khô và sẵn sàng để bóc vỏ. phương pháp này cũng được sử dụng khá rộng rãi tại các hộ dân trồng cà phê. Phương pháp chế biến khô hiện là phương pháp phổ biến nhất hiện nay nhờ có nhiều ưu điểm là đơn giản, có khả năng tạo ra sản phẩm có chất lượng cao nếu nguyên liệu đầu vào đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và trong điều kiện thời tiết thuận lợi. Nhưng phương pháp chế biến này còn bộc lộ nhiều nhược điểm là phụ thuộc quá nhiều vào điều kiện thời tiết, tốn nhiều công phơi đảo, thời gian chế biến kéo dài trên 15 ngày và đòi hỏi diện tích sân phơi lớn. 1.1.2. Phương pháp ướt: Vỏ sẽ được lấy ra bằng máy để lại một chất dính như keo bao quanh hạt. Ở thời điểm này, sự tách rời bằng máy móc có thể làm tổn thương hạt cà phê. Sau đó hạt cà phê sẽ được bỏ vào những cái chum ủ men lớn để cho tan đi những vỏ cà phê còn dính lại trên hạt. Sau cùng, hạt cà phê sẽ được rửa cho hết sạch vỏ và được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời hoặc là máy sấy. Phương pháp chế biến ướt được xem là phương pháp chế biến tốt nhất, hiện đại nhất hiện nay nhờ tiết kiệm được diện tích sân phơi, rút ngắn thời gian phơi sấy, khi sử dụng phương pháp chế biến này, dây chuyền chế biến hiện đại cho phép loại các quả xanh, quả khô và các tạp phẩm khác ra khỏi nguyên liệu chế biến nên sản phẩm có chất lượng cao và đồng đều hơn. Tuy nhiên, phương pháp chế biến này đòi hỏi trang thiết bị đắt tiền, tốn nhiều điện, nước, tốn chi phí đào tạo nhân lực để vận hành và tốn chi phí để xử lý nguồn nước thải trong quá trình chế biến nếu không rất dễ gây ô nhiễm đến môi trường. 1.1.3. Phương pháp nửa ướt Ngoài ra còn có phương pháp chế biến nửa ướt cũng được người trồng cà phê sử dụng khá phổ biến nếu trời khô ráo và có nắng. Chế biến nửa ướt là xát dập quả cà phê gồm cả quả chín lẫn quả xanh mà không cần dùng nước, sau đó đem phơi khô. Phương pháp chế biến này có ưu điểm là rút ngắn thời gian phơi từ 40% - 60% so với phương pháp chế biến khô, tuy nhiên mặt hạn chế của phương pháp chế biến này là sản phẩm khó đạt chất lượng cao, dễ bị nấm mốc, tỷ lệ hạt nhân bị đen nhiều nếu gặp thời tiết không thuận lợi. 1.2. Quy trình sản xuất cà phê Cà phê quả tươi với tỷ lệ chín 80 – 85% sẽ khi được thu hái ở nông trường cà phê, sau đó được chất đầy lên xe vận chuyển chở về xưởng chế biến. Đầu tiên, xe vận chuyển đi qua trạm cân với trọng tải 5 tấn/cân để xác định khối lượng xe đầy tải, sau khi đổ cà phê vào hồ tiếp nhận, xe quay trở ra, đi qua trạm cân thứ 2 cũng với trọng tải 5 tấn/cân để xác định khối lượng xe trống. Từ đó nhân viên trong nhà điều hành trạm cân có thể xác định được khối lượng cà phê mỗi xe vận chuyển đưa vào xưởng chế biến. Tại hồ tiếp nhận, cà phê được chứa cùng với nước, được dẫn vào hố thu của bơm hút qua 1 rãnh sâu 700 mm, rộng 500 mm, sau đó được bơm lên xi phông bằng bơm hút với lưu lượng 20 tấn/h qua ống nhôm
150 mm. Xi phông có kích thước 2,5 m x 5 m x 1 m, làm nhiệm vụ tiếp nhận, rửa cà phê tươi, loại bỏ tạp chất (rác, dây cột, lá cây…) bằng thanh gạt lắp 2 bên thành bể và cung cấp cà phê cho các máy xay qua 4 ống nhôm
120 mm. Trên xi phông có ống
150 mm dẫn nước từ bể xi phông tuần hoàn về hồ tiếp nhận. Cà phê từ Xi phông được dẫn vào 4 máy xát vỏ công suất 5 tấn/h/máy, qua 4 máy bóc vỏ với cùng công suất. Tại đây vỏ và hạt cà phê được tách riêng. Vỏ cà phê theo ống dẫn bằng vít tải, dẫn lên phễu róc nước, vào xe thu gom chở đến khu vực đổ bỏ. Hạt cà phê sau khi qua máy bóc vỏ được dẫn sang 4 lồng phân loại. Tại lồng phân loại, cà phê xanh, chưa xát vỏ được nằm lại trong lồng, qua máng dẫn đễn phễu róc nước bằng vít tải, sau đó chứa trong xe thu gom, đưa ra sân phơi và được đóng bao thành cà phê loại 2. Cà phê đã được xát vỏ, lọt qua khe hở của lồng phân loại, theo máng dẫn vào máy đánh nhớt, tách hoàn toàn nhót trên từng hạt cà phê, hạt sau khi được đánh nhớt theo vít tải dẫn lên 2 phễu chứa, vào xe thu gom, ra sân phơi. Tại tất cả các máy xáy vỏ, bóc vỏ, lỗng phân loại, máy đánh nhớt đều phải cung cấp nước để máy hoạt động hiệu quả. Cà phê sau chế biến ướt gọi là cà phê thóc. Cà phê thóc sau khi phơi khô (hoặc sấy khô) đạt độ ẩm 12 – 14% thì đem đi xát lớp vỏ cứng bên ngoài, đánh bóng, loại bỏ lớp vỏ lụa sau đó được đóng bao thành cà phê loại 1. Với dây chuyền chế biến cà phê ướt như trên, lượng nước sử dụng để chế biến trung bình khoảng 3 m3/tấn cà phê quả tươi và lượng vỏ cà phê thải ra 400 kg/tấn cà phê quả tươi. Công suất của nhà máy 130 tấn/ngày, vào ngày cao điểm công suất của nhà máy có thể lên đến 150 tấn/ngày. Sản xuất trong thời gian 45 ngày. Lưu lượng nước thải trung bình: 130 tấn/ngày x 3 m3/tấn = 390 m3/ngày. Lưu lượng lước thải lớn nhất: 150 tấn/ngày x 3 m3/tấn = 450 m3/ngày. Khối lượng vỏ cà phê thải trung bình: 130 tấn/ngày x 400kg/tấn = 52000 kg/ngày = 52 tấn/ngày. Khối lượng vỏ cà phê thải lớn nhất: 150 tấn/ngày x 400 kg/tấn = 60000 kg/ngày = 60 tấn/ngày. (Theo số liệu của Công ty cà phê Eapok - 2009) Chương 2: THỐNG KÊ VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC NGUỒN THẢI TỪ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT CÀ PHÊ 2.1. Công nghệ chế biến khô Việc chế biến cà phê của các nông hộ (70% diện tích cà phê là của các nông hộ) chủ yếu là chế biến khô. Quá trình này được bà con nông dân đặt máy xát ngay tại các khu dân cư nên không những gây nhiều tiếng ồn, khói, bụi mà còn thải ra môi trường nhiều chất thải rắn khác như vỏ, hạt cà phê vỡ, tạp chất... 2.2. Công nghệ chế biến ướt Quy trình chế biến ướt cần một lượng nước khá lớn để thực hiện các công đoạn như rữa, phân loại quả, xát tươi, đánh nhớt, rửa nhớt... Theo thiết kế kỹ thuật, để sản xuất ra 1 tấn cà phê nhân cần từ 7 đến 10 mét khối nước. Trung bình 3 - 5m3/tấn quả tươi, lưu lượng nước thải khoảng 30 - 200m3/ngày/đêm đối vói các cơ sở vừa và nhỏ; 150 - 600 m3/ngày - đêm đối với các cơ sở lớn. Một cơ sở sản xuất trong thời kỳ cao điểm, lượng nước thải ra lên đến 1.500 đến 2.000 mét khối nước/ngày đêm. Nước thải này trực tiếp thải ra ao hồ, sông suối. Trong nước thải của chế biến cà phê này có cả chất thải rắn, hàm lượng các chất hữu cơ cao (từ các vỏ quả cà phê bị nát, từ lớp nhớt bị máy đánh tan...) nên mức độ gây ô nhiễm lớn cả về mùi và thành phần lý hoá của nước (kể cả nước mặt và nước ngầm). Trong công nghệ này, khoảng 4,5 kg cà phê tươi, sẽ cho 1,28 kg cà phê thóc khô, còn lại là vỏ và bả cà phê. Theo Sở Tài nguyên - Môi trường tỉnh Đắc Lắc 2.3. Chất thải trong nhà máy sản xuất cà phê 2.3.1. Ô nhiễm của nước thải a. Nước thải chế biến Nước thải sản xuất: quá trình sản xuất của nhà máy tiêu thụ 3 m3 nước/tấn nguyên liệu. Lưu lượng nước thải trung bình: 130 tấn/ngày x 3 m3/tấn = 390 m3/ngày Lưu lượng lước thải lớn nhất: 150 tấn/ngày x 3 m3/tấn = 450 m3/ngày (Theo số liệu của Công ty cà phê Eapok - 2009) Nguồn gốc nước thải chế biến cà phê nhân của công ty xuất phát từ các công đoạn sau: Rửa thô: Đây là giai đoạn nước thải sinh ra có thành phần chủ yếu là chất rắn lơ lửng, các chất ô nhiễm không cao. Nước thải trong giai đoạn này không đáng kể. Xay vỏ: Trong giai đoạn này nước thải sinh ra ít nhưng có thành phần rất đậm đặc, có độ đục và lượng cặn 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.. Ngoài ra, giai đoạn này còn thải ra lượng vỏ lớn làm cho nước thải có lượng rác rất đáng kể. – Theo số liệu của Công ty môi trường Ngọc Lân. Đánh nhớt, rửa sạch: Đây là giai đoạn phát sinh nước thải đáng chú ý nhất của quy trình chế biến. Nước thải phát sinh từ giai đoạn này có thành phần hữu cơ cao, ngoài ra còn có độ nhớt lớn. 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. Tác nhân gây ô nhiễm nữa 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. Nước thải giai đoạn này có thành phần hữu cơ tương đối cao. Có nồng độ chất ô nhiễm cũng 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. – Theo số liệu của Công ty môi trường Ngọc Lân. Hương liệu tự nhiên: Đây là các hoá chất tạo màu đỏ cho quả cà phê. Chúng không có hại đến sức khoẻ hay môi trường, nhưng chúng làm nước thải cà phê có màu xanh đậm hoặc đen, làm mất cảnh quan môi trường. Bảng 2.3.1. Thành phần nước thải chế biến cà phê công ty cà phê Eapok – 2009 STT  Chỉ tiêu  Nước thải sản xuất  Nguồn loại B QCVN 24 - 2009   1  pH  4  5,5 – 9   2  TDS (mg/l)  712  100   3  BOD (mg/l)  8900  50   4  COD (mg/l)  11200  100   5  Ntổng (mg/l)  174  30   6  P (mg/l)  5,0  6   7  Coliform  106  5000   8  Độ màu (Pt-Co)  10.000  70   b. Nước thải vệ sinh: phát sinh từ công đoạn vệ sinh các thiết bị chế biến. c. Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt thải khu vực văn phòng, từ các khu vệ sinh, v.v… có chứa các thành phần cặn bã (TSS), các chất hữu cơ (BOD/COD), chất chất dinh dưỡng (N,P) và vi sinh gây bệnh. Trong thời vụ thu hoạch, số lượng cán bộ công nhân viên của xưởng chế biến là 40 người, ước tính mỗi người thải 100 l/người.ngày. Tổng lượng nước thải sinh hoạt phát sinh: 40người x 100 l/người.ngày = 4000 l/ngày = 4 m3/ngđ (Theo số liệu của Công ty cà phê Eapok - 2009) 2.3.2.Ô  nhiễm do khí thải Khí thải sinh ra do hoạt động của các máy sấy (máy sấy chỉ sử dụng trong điều kiện thời tiết xấu) và các loại phương tiện như xe xúc, xe vận chuyển. Bảng 2.5 Chất lượng không khí trong khu vực sản xuất Chất ô nhiễm  Đơn vị  Kết quả   Bụi  mg/m3  176   SO2  mg/m3  89,5 - 210,5(*)   NOx  mg/m3  89,5   CO  mg/m3  1,8   Aldehyde  mg/m3  2,8   Nguồn: Công ty cà phê Eapok, 2009. (*) : hàm lượng SO2 tính theo hai hai loại dầu trong bảng - NO2 (0,4%S): 89,5 mg/m3 - NO4 (1,5%S): 210,5 mg/m3 2.3.3. Chất thải rắn a. Rác thải sinh hoạt Rác thải từ sinh hoạt của cán bộ, công nhân viên và công nhân vận hành thải ra mỗi ngày rác thải có hàm lượng hữu cơ cao, dễ phân hủy như thức ăn thừa, các loại rác thải từ việc sinh hoạt khác như: bao nilông, thùng carton. Trong thời vụ thu hoạch, số lượng cán bộ công nhân viên của xưởng chế biến là 40 người, ước tính mỗi người thải khoảng 0,2 kg/người.ngày. Tổng lượng chất thải rắn sinh họat phát sinh: 40 người x 0,2 kg/người.ngày = 8 kg/ngày. (Theo số liệu của Công ty cà phê Eapok - 2009) Lượng rác này sẽ được thu gom trong các thùng ra, sau đó giao cho đơn vị dịch vụ công cộng địa phương xử lý hoặc đốt bỏ. b. Chất thải rắn từ hoạt động chế biến Chất thải rắn từ hoạt động chế biến chủ yếu là vỏ cà phê, bả cà phê, bao bì chứa nguyên liệu, cành, que còn sót khi thu hoạch. Vỏ cà phê: Khối lượng vỏ cà phê thải trung bình: 130 tấn/ngày x 400kg/tấn = 52000 kg/ngày = 52 tấn/ngày Khối lượng vỏ cà phê thải lớn nhất: 150 tấn/ngày x 400 kg/tấn = 60000 kg/ngày = 60 tấn/ngày (Theo số liệu của Công ty cà phê Eapok - 2009) Như vậy khối lượng vỏ cà phê thải ra là rất lớn. Thành phần chủ yếu của lớp vỏ quả là nước, gluxit và protein, các chất này không tham gia vào quá trình hình thành chất lượng sản phẩm mà còn gây khó khăn như thối rữa, làm kéo dài thời gian phơi sấy. Do đó vỏ quả cần phải loại bỏ. Ngoài ra, lớp vỏ thịt, thành phần chủ yếu là pectin, cũng không có lợi cho các quá trình chế biến tiếp theo nên cũng cần phải loại bỏ. Thịt quả cà phê thu được trong quá trình chế biến cà phê chiếm 40% trọng lượng toàn bộ quả cà phê. Thịt quả cà phê có độ ẩm cao (80- 85%), giàu hydratcacbon, protein các vitamin, và các nguyên tố khoáng nên rất thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Chính vì vậy phế phụ phẩm này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường ở những nơi không có biện pháp xử lý. Bên cạnh đó, thịt quả cà phê còn chứa một số chất kháng dinh dưỡng như tannin và caffein đã làm hạn chế việc sử dụng nó làm thức ăn chăn nuôi. c. Chất thải nguy hại Giẻ lau nhiễm dầu, dầu thải, ắc-quy thải, … các chất này được gom lại cho dịch vụ cộng đồng xử lý. Chương 3: BIỆN PHÁP XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG CHẤT HỮU CƠ TỪ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT 3.1. Khối lượng, độ ẩm, công thức của hổn hợp chất thải Khối lượng vỏ cà phê phát sinh: Mvỏ = 130 tấn/ngày × 0,4 tấn vỏ/tấn nguyên liệu = 52 tấn vỏ/ngày Lượng vỏ cà phê sau quá trình sản xuất có độ ẩm W1 = 55% Khối lượng nước trong vỏ cà phê phát sinh sau quá trình sản xuất: Mnước = 52 × 0,55 = 28,6 tấn/ngày Khối lượng thực vỏ cà phê khô sau quá trình sản xuất thải ra: Mkhô = 52 – 28,6 = 23,4 tấn/ngày Lượng nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất V = 130 tấn/ngày × 3 m3/tấn nguyên liệu = 390 m3/ngày Khối lượng nước phát sinh: Mnước = V.D = 390 m3/ngày (D = 1000 kg/m3) 3.2. Các phương pháp xử lý chất thải trong nhà máy chế biến cà phê 3.2.1. Phương pháp 1: rác thải và nước thải xử lý riêng a. Rác thải Bảng 3.3.1.1: Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nhân và trong vỏ cà phê
Nguồn: Công ty TNHH Sinh Học Tâm Nông Việt Vỏ cà phê - Là nguyên liệu tốt để có thể lên men, sản xuất rượu vang hoặc cồn: vỏ cà phê tươi 15kg, 1kg nho chín (tận dụng nguồn nấm men tự nhiên ở vỏ trái nho) và 1kg đường. Trải từng lớp vỏ cà phê 5cm, một ít nho, đường khoảng 1cm vào bình ủ cho đến hết, sau đó cho vào bình và đậy kín nắp lại, để ở nhiệt độ 25ºC khoảng 6-10 tuần là có thể chiết lấy rượu. Sau khoảng 45 ngày lên men, loại rượu thành phẩm này mùi thơm cay, vị ngọt nhẹ, nếu để lâu hơn sẽ có chất lượng tốt hơn. Hơn tám tháng chế biến, những chai rượu vang được kiểm nghiệm cho kết quả ngoài sự mong đợi với các chỉ tiêu chất lượng: màu vàng sẫm, hơi đục, thơm dịu không còn mùi nồng của vỏ cà phê, cụ thể độ chua 4,1, độ rượu 11,3%, đường khử 2,0g/lít, chất khô 28g/lít, khoáng 3,4g/lít. Theo “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý phế thải chế biến ướt cà phê” của Phan Thị Thanh Hoài, Đặng Ngọc Huê, Nguyễn Nữ Quỳnh Giang, Ngô Nữ Quỳnh Như và Nguyễn Bá Dũng (ĐH Tây Nguyên). - Sản xuất phân hữu cơ vi sinh: Nguyên liệu: Vỏ quả cà phê 1.000kg (4 m3); phân chuồng 100kg (tùy khả năng từng nông hộ bà con có thể trộn toàn bộ lượng phân chuồng có); phân urê  07kg; phân lân 25kg; Rỉ đường (đường đen) 02kg; vôi 25kg; chế phẩm men vi sinh 02kg. Toàn bộ kinh phí đầu tư cho 1.000kg (4m3) là 581.000 đồng. Các bước tiến hành như sau: Hoạt hoá men: Tiến hành hoạt hóa men vi sinh bằng cách cho 02kg chế phẩm vi sinh vào 200 lít nước, bổ sung 02 lít rỉ đường hoặc 02 kg đường đen, khuấy đều cho tan trước khi tiến hành ủ từ 3 – 5 giờ. Sau đó tưới dung dịch đã được hoạt hóa vào đống ủ. Phối trộn nguyên liệu và ủ: vỏ cà phê được tưới nước bảo đảm đủ ẩm từ 50 – 60 % (lấy một nắm bóp chặt thấy rỉ nước ra kẽ tay là được) cho toàn bộ khối ủ và trộn đều với phân chuồng, phân lân, phân urê (đảo như trộn bê tông cho đều) và rải từng lớp vỏ đã trộn như trên dầy 15 - 20cm tưới dung dịch đã được hoạt hóa đều lên bề mặt, tiếp tục rải lớp vỏ khác và tưới dung dịch hoạt hóa cho đến hết khối lượng vỏ cần ủ. Tiến hành lên luống cao 1,3 – 1,5 m, bề rộng luống từ 2,3 – 3 m, chiều dài đống ủ tùy thuộc vào khối lượng nguyên liệu. Dùng bạt hay rơm rạ tủ đống ủ để giữ ẩm và giữ nhiệt cho đống ủ. Thường xuyên kiểm tra độ ẩm đống ủ sau 25 – 30 ngày tiến hành đảo trộn đống ủ và tưới  nước bổ sung nếu đống ủ thiếu ẩm (độ ẩm 50 – 60 %). Sau ủ 03 tháng vỏ cà phê đã hoai mục toàn bộ khối vỏ chuyển mầu đen vo trên đầu ngón tay nhuyễn như mùn là có thể sử dụng để bón cho cây trồng. Qua thực tế nghiên cứu các nhà khoa học đã xác định hàm lượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm ủ từ vỏ cà phê như sau: STT  Chỉ tiêu  Phân hữu cơ sinh học chế biến từ vỏ cà phê  Phân chuồng lại tốt   01  pH  8,22  7,60   02  Hữu cơ (%)  28,07  32,45   03  N (%)  1,95  1,54   04  P2O5 (%)  0,84  0,89   05  K2O (%)  4,09  1,23   06  Ca2+  36,82  36,60   07  Mg2+  26,72  22,37   Theo Trung Tâm Nông Nghiệp Di Linh Bã cà phê: sản xuất khí sinh học, enzym, phân bón, thức ăn gia súc và là giá thể tốt để trồng một số loại nấm như Shiitake, Pleurotus, Ganoderma lucidum. - Làm phân bón: Khi đã được chế biến để làm phân bón, bã cà phê chứa rất nhiều dinh dưỡng: 0.5% là nitơ, 0.15% là phốtpho, và 0.5% là kali – vì thế nó rất phù hợp cho việc dùng làm phân bón hữu cơ. - Trồng nấm: Bã cà phê có thể được dùng để trồng nấm. Sau 2 ngày lên men, phần bã này được tiệt trùng, ép nước và phơi khô, sau đấy trộn với bào tử nấm và cho vào các bao ni-lông. Sau 3 – 4 tuần, nấm mọc và cho thu hái. - Thức ăn gia súc, gia cầm: Bã cà phê chứa nhiều dinh dưỡng nên nó có thể được phơi khô để dùng làm thức ăn chăn nuôi. - Tạo ra nguồn nhiên liệu sinh học mới: Bã cà phê có thể mang lại một nguồn nhiên liệu sinh học rẻ, dồi dào và thân thiện với môi trường. Bã cà phê chứa từ 11 đến 20 phần trăm dầu, bằng nguyên liệu sản xuất dầu sinh học truyền thống như hạt cải dầu, cây dầu cọ, và đậu tương. Bã cà phê đã sử dụng còn lại từ sản xuất cà phê thường được đổ đi hay được dùng để điều hoà đất. Tuy nhiên các nhà khoa học ước tính bã cà phê có thể thêm vào 1285,2 triệu lít dầu diesel sinh học cho nguồn cung dầu của thế giới. Để xác minh lại điều này, các nhà khoa học đã thu thập bã cà phê từ một dây chuyền sản xuất cà phê đa quốc gia và tách dầu. Sau đó, họ sử dụng một quy trình rẻ tiền để chuyển 100 phần trăm dầu từ bã cà phê thànhh dầu sinh học. b. Nước thải
Thuyết minh công nghệ: 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 100-220 m2/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. 3.2.2. Phương pháp 2: Nước thải và vỏ cà phê được xử lý chung Khi trộn hỗn hợp vỏ cà phê và nước thải Khối lượng nước có trong hỗn hợp
= 390 + 28,6 = 418,6 tấn/ngày Khối lượng hỗn hợp:
= 418,6 + 23,4 = 442 tấn/ngày Độ ẩm của hỗn hợp W2 =
=
= 94,7 % Với độ ẩm của hỗn hợp chất thải đạt 94,7%, chọn phương án công nghệ xử lý chất thải là xử lý kỵ khí theo phương pháp ướt, trong bồn ủ có lắp đặt cánh khuấy để đảm bảo hiệu quả của quá trình xử lý. 
Hình 3.3.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý chất thải cà phê Eapok – 2009 Thuyết Minh Công Nghệ Nước thải sau quá trình chế biến cà phê, theo mạng lưới thoát nước chảy về bể gom. Tại đây có lắp đặt 2 máy bơm, bơm nước thải lên bể trộn, trộn với vỏ cà phê. Vỏ cà phê sau được vận chuyển lên bể trộn bằng máy xúc. Tại bể trộn có lắp đặt máy khuấy làm nhiệm vụ trộn đều hỗn hợp nước thải – vỏ cà phê. Sau khi trộn đều, hỗn hợp này được bơm sang bồn ủ dạng mẻ. Bồn ủ dạng mẻ được nạp liệu 1 lần gồm hỗn hợp nước thải – vỏ cà phê và các chất phụ gia, điều chỉnh pH để quá trình ủ diễn ra nhanh hơn. sau đó đậy nắp kín lại ủ trong 30 ngày. Lượng khí sinh ra trong quá trình ủ được dẫn qua hệ thống xử lý khí, thu hồi CH4 chạy máy phát điện. Hỗn hợp bùn sau 30 ngày ủ được bơm sang bể chứa bùn và được sử dụng như phân bón cho cây cà phê dưới dạng lỏng. Tại bồn ủ có lắp đặt cánh khuấy, giúp duy trì tính đồng nhất của hỗn hợp chất thải, tách khí ra khỏi bùn ướt... Chương 4: TÍNH KHẢ THI VÀ SỰ CHẤP NHẬN CỦA XÃ HỘI ĐỐI VỚI SẢN PHẨM TÁI SỬ DỤNG 4.1. Những chính sách của Nhà nước và chính quyền địa phương liên quan đến vấn đề tái sử dụng chất thải hữu cơ của Cơ sở Các nhà máy thường ngại xử lý nước thải vì họ phải bỏ tiền ra lắp đặt thiết bị xử lý và lại tốn thêm tiền bảo dưỡng, điều hành. Lãi từ việc tái sử dụng các chất thải thường không đủ bù lỗ. Để buộc các nhà chế biến cà phê phải xử lý nước thải, ở một số quốc gia, nhà nước ra luật kiểm tra chất lượng nước thải và phạt các nhà máy không tuân thủ theo đúng qui định. Ở nước ta Nhà nước đã ban hành QCVN 40:2011/BTNMT về nước thải công nghiệp và Nghị định 117/2009/NĐ-CP về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường để xử lý các đối tượng vi phạm gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên việc xử phạt các công ty, nhà máy này vẫn chưa đủ tính răng đe. Hiện nay các nhà máy chỉ xây dựng hệ thống xử lý cho có để ứng phó với cơ quan chức năng như Công ty TNHH MTV Cà phê – Cao su Nghệ An, Công ty Cà phê Thái Hòa, Công ty Cà phê Ea Pốk … Hệ thống xử lý nước thải không phù hợp với công suất nước thải ra nên thải trực tiếp ra ngoài sông suối còn vỏ cà phê tập kết lại một chổ một phần bán cho người dân làm phân bón phần còn lại thì để tự nhiên cho nó phân hủy tạo ra nước rích và mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Cùng với đó là thái độ thờ ơ vô trách nhiệm của cơ quan chức năng và những người lãnh đạo nhà máy trong việc xử lý chất thải cà phê điển hình nhất là Công ty Chế biến Cà phê - Cao su Nghệ An,… Đối với chất thải từ hoạt động sản xuất cà phê, hiện nay đã có nhiều nghiên cứu xử lý chất thải từ cà phê nhầm tái sử dụng vừa góp phần giảm ô nhiễm vừa đem lại lợi ích cho người dân như Phan Thị Thanh Hoài, Đặng Ngọc Huê, Nguyễn Nữ Quỳnh Giang, Ngô Nữ Quỳnh Như và Nguyễn Bá Dũng (ĐH Tây Nguyên) vừa đoạt giải nhất cuộc thi “Phát minh xanh Sony 2004” với đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý phế thải chế biến ướt cà phê”,... Việc ứng dụng các công nghệ này đã các Trung tâm nông nghiệp huyện Duy Linh tỉnh Lâm Đồng, Trung tâm khuyến nông Đắc Lắc và Dự án phát triển nông thôn Đắc Lắc, các Sở tài nguyên và môi trường tuyên truyền phổ biến hỗ trợ cho người dân ứng dụng các công nghệ trên vào trong thực tế. 4.2. Sự chấp nhận và nhu cầu của thị trường Đối với việc chế tạo rượu nho, thức ăn gia súc từ vỏ cà phê đòi hỏi quy trình sản xuất phức tạp, chi phí cao, thời gian dài, sản phẩm sau khi tạo ra có giá thành thấp hơn so với chi phí sản xuất nên ít được áp dụng và phát triển. Tác dụng tích cực của phân hữu cơ vi sinh ủ từ vỏ cà phê: Tăng cường cải tạo kết cấu đất giúp đất tơi xốp, tăng khả năng giữ ẩm và chất dinh dưỡng trong đất cung cấp cho cây sử dụng. Cung cấp chất hữu cơ, côn trùng, vi sinh vật có ích và một số nguyên tố vi lượng giúp đất tơi xốp, kích thích sự phát triển bộ rễ giúp cây xanh tốt. Cung cấp dinh dưỡng, đặc biệt là Kali ( 04% ) cho cây trồng làm giảm chi phí phân bón hoá học. Hạn chế phát tán mầm bệnh, nấm Trichoderm là nấm đối kháng ức chế nấm bệnh gây thối rễ tơ làm vàng lá trên cây cà phê và giảm thiểu gây ô nhiễm môi trường nông thôn do vỏ cà phê. Từ 1 tấn vỏ cà phê, phân chuồng và các loại phân bón ban đầu nông hộ đã có được từ 4 – 5 m3 phân hữu cơ vi sinh để bón cho cây trồng với tổng kinh phí thực hiện để ủ 1 tấn vỏ cà phê là 581.000 đồng. Kinh phí này có thể biến động tùy theo lượng phân chuồng mà nông hộ sử dụng và nếu nông hộ có sẵn phân chuồng thì kinh phí chỉ  là 281.000 đồng. Như vậy, việc tận dụng vỏ cà phê làm phân bón chi phí rẻ hơn rất nhiều so với việc mua phân vi sinh hoặc các loại phân hữu cơ khác. Với đầu tư chi phí ban đầu thấp nguyên liệu sẵn có, dễ ứng dụng vào thực tiễn sản xuất và trình độ của bà con nông dân, đây thực sự là mô hình cần nhân rộng ứng dụng thực tế nhất là đối với bà con vùng đồng bào dân tộc khó khăn trong huyện Di Linh, góp phần phát triển kinh tế nông nghiệp bền vững theo hướng hữu cơ. Ngoài ra, bã cà phê có thể mang lại một nguồn nhiên liệu sinh học rẻ, dồi dào và thân thiện với môi trường. Bã cà phê chứa từ 11 đến 20 phần trăm dầu, bằng nguyên liệu sản xuất dầu sinh học truyền thống như hạt cải dầu, cây dầu cọ, và đậu tương. Bã cà phê đã sử dụng còn lại từ sản xuất cà phê thường được đổ đi hay được dùng để điều hoà đất. Tuy nhiên các nhà khoa học ước tính bã cà phê có thể thêm vào 1285,2 triệu lít dầu diesel sinh học cho nguồn cung dầu của thế giới. Để xác minh lại điều này, các nhà khoa học đã thu thập bã cà phê từ một dây chuyền sản xuất cà phê đa quốc gia và tách dầu. Sau đó, họ sử dụng một quy trình rẻ tiền để chuyển 100 phần trăm dầu từ bã cà phê thànhh dầu sinh học. Tuy nhiên hiện nay vấn đề này vẫn chỉ được nghiên cứu chưa ứng dụng rộng rãi trong thực tế. 4.3. Khó khăn và giới hạn của phương án quản lý và tái sử dụng chất thải hữu cơ đã đề xuất 4.3.1. Phương pháp 1 Ưu điểm: - Đối với các cơ sở sản xuất có quy mô nhỏ (hộ gia đình) chủ yếu áp dụng phương pháp sản xuất khô. Chất thải sinh ra chủ yếu là rác thải ( vỏ cà phê và bả cà phê) nên việc áp dụng phương pháp này có hiệu quả khá cao. Dể áp dụng, dể kiểm soát và dể xử lý. Nhược điểm: - Đối với cơ sở có quy mô sản xuất lớn: chi phí cao, chiếm diện tích lớn, quy trình xử lý phức tạp. - Đối với cơ sở sản xuất nhỏ chỉ xử lý rác thải mà không xử lý nước thải. - Đối với các cơ sở có quy mô sản xuất lớn thì khối lượng rác thải và nước thải sinh ra rất lớn điều này đòi hỏi diện tích thu gom chúng rất lớn nên không thể áp dụng theo phương pháp xử lý tập trung. 4.3.2. Phương pháp 2 a. Ưu điểm: Hệ thống xây dựng đơn giản Quá trình vận hành, kỹ thuật vận hành đơn giản Có tính ổn định cao Hệ thống thu khí ít bị hư hỏng Chi phí vận hành thấp b. Nhược điểm: Lượng khí sinh ra hằng ngày không ổn định (cao vào lúc mới nạp và giảm dần đến cuối kỳ) Có nguy cháy nổ Tải lượng hữu cơ thấp Diện tích bồn ủ lớn Chi phí xây dựng cao Phương án 2 có vốn đầu tư cao, nhưng chi phí vận hành thấp, đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật, các thông số vận hành ở điều kiện tối ưu, thời gian xử lý chất thải ngắn, diện tích đất cần cho trạm xử lý nhỏ. Thuận tiện trong việc đưa chất thải sau xử lý đến khu vực trồng trọt bón cho cây trồng. Như vậy nó phù hợp với các cơ sở nhà máy với qui mô nhỏ và vừa. Chương 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Trong những năm gần đây, ngành trồng trọt và chế biến cà phê ngày càng chứng tỏ được vị trí của mình trong nền kinh tế nước ta và đã góp phần không nhỏ trong tăng trưởng kinh tế của cả nước đồng thời góp phần giải quyết việc làm cho người lao động trong khu vực. Bên cạnh những mặt tích cực, ngành còn có nhưng mặt tiêu cực cần phải được giải quyết và nổi bật là vấn đề về ô nhiễm môi trường. nước thải có nồng độ ô nhiễm cao, vỏ cà phê phát sinh với khối lượng lớn… Do vậy việc xử lý môi trường trong ngành chế biến cà phê cần phải được quan tâm đúng mức. Ngày nay, có nhiều nghiên cứu khoa học về việc xử lý chất thải từ hoạt động chế biến cà phê đã được áp dụng rộng rãi đem lại hiệu kinh tế cao. Vấn đề xử lý chất thải cũng được nhà nước chú trọng quan tâm thong qua việc ban hành các văn bản pháp luật để quản lý và hạn chế sự phát sinh chất thải. Tuy nhiên việc xử phạt các công ty, nhà máy này vẫn chưa đủ tính răng đe. 5.2. Kiến nghị - Cần chú trọng hơn trong vấn đề xử lý nước thải. - Dùng lại các sản phẩm thừa. - Tiết kiệm năng lượng. - Cần quan tâm hơn trong vấn đề chất lượng sản phẩm và phát triển cà phê theo hướng bền vững. - Ngân hàng nên tạo mọi điều kiện để người dân cũng như doanh nghiệp có đủ nguồn vốn để xây dựng hệ thống xử lý phù hợp với quy mô sản xuất. - Các Nhà chế biến cà phê cần phải chú trọng đến thay đổi công nghệ để hạn chế phát thải ô nhiễm môi trường. - Điều chỉnh các văn bản pháp luật sao cho phù hợp với thực tế và có tính răng đe cao. TÀI LIỆU THAM KHẢO