LỜI MỞ ĐẦU
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.
1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. Tổng quan về ngành cà phê Việt Nam:
1.1. Các đặc điểm chung của cà phê Việt Nam:
Việt Nam được chia thành hai vùng khí hậu phù hợp cho chế biến cà phê:
- Vùng Tây Nguyên và tỉnh Đồng Nai: chủ yếu trồng cà phê vối.
- Các tỉnh miền Bắc: chủ yếu trồng cà phê chè.
Trong đó, diện tích cà phê vối chiếm hơn 95% tổng diện tích gieo trồng.

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.
Với phương pháp ướt, việc sản xuất chủ động hơn nhưng tốn nhiều thiết bị, nước và
năng lượng. Tuy nhiên, sản xuất theo phương pháp này rút ngắn được thời gian chế biến
và cho sản phẩm có chất lượng cao hơn.
Dựa trên ưu và nhược điểm của cả hai phương pháp, thông thường người ta chế biến
kết hợp cả hai phương pháp. Dưới đây là sơ đồ công nghệ sản xuất cà phê nhân bằng
phương pháp kết hợp.
4
3. Quy trình chế biến cà phê:
Hình 2: Quy trình chế biến cà phê thô
5
3.1. Quy trình chế biến nhân cà phê từ hạt khô:
Cà phê khô sau khi thu mua được đưa đến công đoạn xay hạt, nhằm loại bỏ lớp vỏ
bên ngoài hạt. Hạt tiếp tục được chuyển qua để đánh bóng, tạo độ bóng cần thiết trước
khi phân phối.
Sau giai đoạn đánh bóng, muốn có hiệu quả kinh tế cao cho sản phẩm chế biến,
nhà máy phải có hệ thống phân loại hạt. Hạt có chất lượng tốt được xuất khẩu, hạt có chất
lượng không tốt phân phối ở trong nước.
3.2. Quy trình chế biến nhân cà phê từ hạt tươi:
Hạt cà phê tươi sau khi thu hoạch được công ty thu mua và vận chuyển về nhà
máy. Tại đây, cà phê được chuyển đến bãi tập trung để chuẩn bị cho giai đoạn chế biến.
Đầu tiên cà phê được đưa qua hệ thống sàn lọc nguyên liệu. Tại đây, quả được sàn để
tách cành, lá, đất… còn sót lại trong quá trình thu hoạch. Quá trình này được gọi là quá
trình sàn lọc nguyên liệu, hay cò gọi quá trình làm sạch khô. Sau khi sàn lọc nguyên liệu,

+ 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. Ngoài ra, giai đoạn này còn thải ra lượng vỏ lớn làm cho nước
thải có lượng rác rất đáng kể;
+ Ngâm enzim: 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;
+ Rửa sạch: Nước thải giai đoạn này có thành phần hữu cơ tương đối cao;
- Nước thải vệ sinh: phát sinh từ công đoạn vệ sinh các thiết bị chế biến.
- 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.
7
4.2. Ô nhiễm do khí thải:
- Ô nhiễm do hoạt động của lò sấy, quá trình xay vỏ từ quá trình chế biến khô.
- Ô nhiễm từ tiếng ồn, rung động và nhiệt
4.3. Chất thải rắn:
- 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.
Mỗi ngày lượng rác thải do CB CNV thải ra vào khoảng, khoảng 40 kg. 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.
- Chất thải rắn từ hoạt động chế biến.
Chất thải rắn từ hoạt động chế biến chủ yếu là vỏ cà phê, bao bì chứa nguyên liệu, cành,
que còn sót khi thu hoạch.
5. Thành phần, tính chất nước thải:
Bảng 2: Thông số nước thải ở công đoạn rửa thô
Thông Số Đơn Vị Số Liệu

6. Đề xuất công nghệ xử lý nước thải chế biến cà phê thô:
Sau khi trung hòa nước thải ở các công đoạn sản xuất thì nước thải có thành phần:
Bảng 4: Thông số nước thải sau khi trung hòa
Thông Số Đơn Vị Số Liệu
pH - 4-5
9
BOD mg/l 12480
COD mg/l 19426
TSS mg/l 1850
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.
7. Đề xuất quy trình xử lý:
10
Bể Điều Hòa
8. Thuyết minh quy trình 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 điều hòa.
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
11
Bể Chứa Bùn

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. Hỗn hợp
này chảy đến bể lắng bùn sinh học.
12
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.
Nước thải sau đó được dẫn sang bể lắng đợt 2 để tiến hành tách cặn. 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.
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT
CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÀ PHÊ
1.Song chắn rác:
1.1.Nhiệm vụ:
13
Giữ lại các tạp chất có kích thước lớn có trong nước thải như vỏ nguyên liệu,
nhánh, lá cây, vải vụn, giấy, bao nilon… tránh gây nghẹt bơm, van, đường ống…gây
cản trở các công trình xử lí phía sau. Do công suất nhỏ và lượng rác không lớn nên
ta có thể chọn song chắn rác làm sạch bằng thủ công.
1.2.Tính toán:
-Lưu lượng giờ trung bình: = = = 50 m
3
/h

400 = 14.8 + (14 + 1).w → w = 19,2 mm
c.Tổn thất áp lực qua song chắn:
-Tổng tiết diện các khe song chắn:
A = (B – b.n). h
n
= (0,4 – 0,008.14).0,26 = 0,0748 m
2
-Vận tốc dòng chảy qua song chắn: u = = = 0,56 m/s
-Chọn vận tốc dòng chảy trong mương v = 0,4 m/s
-Tổn thất áp lực qua song chắn là:
h
L
= x = x = 0,0112 m (< 0,15 m) thỏa
Với C là hệ số thực nghiệm do dòng chảy, chọn C = 0,7
Theo thực nghiệm, sau khi qua song chắn rác, hàm lượng chất lơ lửng và COD
ban đầu có trong nước thải giảm từ 3 – 4%, chọn hiệu suất khử là 3%
Vậy: TSS
1
= TSS
đầu
. (100 – 3)% = 1850 . 97% = 1794,5 mg/l
COD
1
= COD
đầu
. (100 – 3)% = 19426 . 97% = 18843,2 mgO
2
/l
d.Thông số thiết kế song chắn rác:
STT Thông số Kí hiệu Đơn vị Số liệu

+Chọn bể điều hòa hình chữ nhật
+Chọn ch.cao lớp nước cao nhất h
max
2,5
÷
5 m, chọn h
max
= 4,5 m
+Chọn chiều cao bảo vệ : h
bv
= 0,5 m
-Chiều cao tổng của bể: H = h
max
+ h
bv
= 4,5 + 0,5 = 5 m
16
-Diện tích mặt cắt ngang của bể : A = = = 44 m
2
+Chọn chiều dài bể L = 9 m, chiều rộng bể W = 5 m
Vậy kích thước bể điều hòa là L x W x H = 9 m x 5 m x 5 m
Theo thực nghiệm, sau khi qua bể điều, hàm lượng chất lơ lửng và BOD
5
có trong
nước thải giảm khoảng 5%.
Vậy: TSS
2
= TSS
1
. (100 – 5)% = 1794,5 . 95% = 1704,7 mg/l

Thể tích phần hình trụ là :
W
1
=
π
.R
2
.h
1
=
π
.1
2
.2,5 = 7,85m
3
Thể tích phần hình trụ nón cụt là :
W
2
= W – W
1
= 8,3 – 7,85 = 0,45m
3
Chọn đường kính D
2
của phần hình nón cụt là D
2
= 0,4m
Chiều cao của phần nón cụt là:
h
2

+ Tổng diện tích cánh khuấy lấy bằng 15% diện tích mặt cắt ngang của bể.
Diện tích mặt cắt ngang của bể :
F
be
= F
tru
+ F
non
= 8,3 + 0,16 = 8,46 m
2
Diện tích cánh khuấy:
F
cánh
= 15%F
be
= 0,15.8,46 = 1,269 m
2
Diện tích một bản cánh khuấy :
f =
3,0
4
269,1
4
==
canh
F
m
2
18
Chiều rộng một bản cánh khuấy là:

+Chọn bể lắng loại trụ tròn, nước thải vào từ tâm bể, Q
tb
= 1200 m
3
/ngđêm
+Tải trọng bề mặt L
A
32
÷ 48
m
3
/m
2
.ngày, chọn L
A
= 40 m
3
/m
2
.ngày
-Diện tích bề mặt lắng : A = = = 30 m
2
-Đường kính bể lắng 1: D = = = 6,18 m, lấy D = 6,2 m
19
-Đường kính ống trung tâm: d
tt
15
÷ 20%
D, chọn d
tt

hữu ích
, chọn h
tt
= 60% H
hữu ích
→
h
tt
= 0,6 H
hữu ích
= 0,6. 3,8 = 2,28 m
-Thể tích phần lắng của bể: V
lắng
= (D
2
– d
2
).H
hữu ích

= (6,2
2
– 1,24
2
). 3,8 110 m
3
-Thời gian lưu nước: HRT = θ = = 2,2 h > 1,5 h (thỏa)
-Độ dốc đáy bể: i 4
÷ 10%,
chọn i = 10%

1 Chiều cao tổng H
tổng
m 5
2 Đường kính bể D m 8,8
4 Đường kính ống trung tâm d
tt
m 1,76
5 Chiều cao ống trung tâm h
tt
m 2,28
3 Độ dốc đáy bể i % 10
21
5.Bể UASB:
5.1. Nhiệm vụ:
Nước thải cà phê có hàm lượng COD rất cao nên ta sử dụng bể UASB để xử lý. Đây
là bể sinh học kỵ khí có hiệu quả xử lý cao, mặc khác có thể thu hồi khí sử dụng cho
mục đích làm khí đốt.
5.2. Tính toán:
5.2.1. Các thông số đầu vào:
+ Các thông số đầu vào của bể UASB :
Q = 1200m
3
/ngđ
COD = 6927,7 mg/l
SS = 145 mg/l
Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân huỷ kỵ khí từ quá trình xử lý nước
thải sinh hoạt cho vào bể với hàm lượng 30kgSS/m
3
;
+ Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB =0,75;

N = = 19,8 mg/l
Phân tử lượng của ure: M(H
2
N-CO-NH
2
) = 60, khối lượng phân tử N
2
= 28
+ Lượng ure cần thiết = = 42,43 mg/l
+ Lượng ure tiêu thụ = = 50,9 kg/ngày
Với nồng độ COD đầu vào = 6927,7 mg/l lượng P cần thiết là:
P = = 19,8 mg/l
+ Khối lượng phân tử của H
3
PO
4
= 98, khối lượng nguyên tử P = 31
Lượng H
3
PO
4
cần thiết = = 62,6 mg/l
Lượng H
3
PO
4
cần tiêu thụ = = 75,12 kg/ngày
+ Lượng COD cần khử mỗi ngày:
G = Q(S
0

1
+ H
2
+ H
3

H
1
: Chiều cao phần xử lý yếm khí
H
2
: Chiều cao vùng lắng, chiều cao này phải
≥
1m để đảm bảo an toàn cho vùng lắng
(Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải, Trịnh Xuân Lai, trang 195), Chọn H
2
= 1,5
m
H
3
: Chiều cao dự trữ ( chiều cao bảo vệ) : 0,3 – 0,5m, Chọn H
3
= 0,5 m
Vậy H = 5,65+ 1,5+ 0,5 = 7,65 m
24
5.2.7. Kiểm tra thời gian lưu nước:
T =
24.
Q
V

B
+
⇔ + =
⇒
H
lang
= 4,5 m > 30% so với chiều cao bể
nên thỏa mãn điều kiện thiết kế.
5.2.10. Trong bể lắp 1 tấm hướng dòng.
Với một tấm hướng dòng đặt 4 tấm chắn khí, đặt theo hình chữ V, mỗi bên đặt 2 tấm, các
tấm này đặt song song với nhau và nghiêng so với phương ngang một góc 55
0

Chọn khe hở giữa các tấm chắn này bằng nhau
Tổng diện tích các khe hở chiếm 15 – 20% tổng diện tích bể,
Chọn F
khe
= 0,15F
Trong 1 ngăn có 4 khe, diện tích mỗi khe là:
F
khe
= =1,17 m
2

25