Đề Xuất Công Nghệ Xử Lí Nước Thải Sản Xuất Cà Phê Hòa Tan 4489340.Pdf

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ HÒA TAN TRUNG NGUYÊN TẠI[.]

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN

ĐỀ TÀI: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

NHÀ MÁY CHẾ BIẾN CÀ PHÊ HÒA TAN TRUNG

NGUYÊN TẠI DĨ AN-BÌNH DƯƠNG

Giảng viên hướng dẫn : TS.Trần Thị Ngọc Diệu

Sinh viên thực hiện:

Lê Thị Thảo XXXXXXX Ngô Thị Diệu Thiện XXXXXXX Lớp: DHQLMTXX

Tp Hồ Chí Minh,2016

DANH MỤC VIẾT TẮT

BOD: Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa, mgO2/l

COD: Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học, mgO2/l

DO: Dissolved Oxygen – Oxy hòa tan, mgO2/l

SS: Chất rắn lơ lửng

SCR: Song chắn rác

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Bảng so sánh thông số đầu vào nước thải sản xuất cà phê hòa tan Trung Nguyên và QCVN 40:2011/BTNMT

DANH MỤC HÌNH

Hình1.1 Biểu đồ diện tích và sản lượng cà phê của Việt Nam qua các năm

Hình 1.2 Biểu đồ tỉ lệ diện tích trồng cà phê của các tỉnh năm 2015

Hình 1.3 Giá xuất khẩu cà phê nhân của Việt Nam

Hình 1.4 Biểu đồ sản lượng cà phê qua các mùa vụ

Hình 1.5 Biểu đồ xuất khẩu cà phê chế biến của Việt Nam qua các năm

Hình 1.6 Sơ đồ tổ chức công ty cổ phần Trung Nguyên

Hình 1.7 Sơ đồ chế biến cà phê hòa tan

Hình 2.1 Song chắn rác

Hình 2.2 Lưới chắn rác

Hình 2.3 Song chắn rác làm sạch thủ công

Hình 2.4 Song chắn rác làm sạch cơ giới

Hình 2.5 Bể lắng ngang

Hình 2.6 Bể lắng đứng

Hình 2.7 Hệ thống lọc hở

Hình 2.8 Thiết bị lọc tiếp xúc

Hình 2.9 Hệ thống lọc có áp lực

Hình 2.10 Bể lắng và tạo bông kết hợp

Hình 2.11 Bể tuyển nổi DAF

Hình 2.12 Sơ đồ phương pháp sinh học

Hình 2.13 Ao hồ sinh học hiếu khí

Hình 2.14 Bể Aerotank

Hình 2.15 Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Hình 2.16 Mương Oxi hóa

Hình 2.17 Bể UASB

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1.Đặt vấn đề

Ngày nay môi trường sống của chúng ta đang bị đe dọa bởi sự suy thoái và cạn kiệt dần các nguồn tài nguyên thiên nhiên, nguồn gốc của mọi sự biến đổi về môi trường là do các hoạt động kinh tế - xã hội Ngành công nghiệp chế biến cà phê hòa tan

là một trong những ngành công nghiệp thế mạnh của nước ta và tiềm năng phát triển của ngành này vô cùng lớn mang lại hàng trăm triệu USD cho đất nước, giải quyết công ăn việc làm cho hàng ngàn công nhân làm việc trong các nhà máy Theo xu

hướng phát triển chung của thế giới thì nhu cầu tiêu thụ cà phê ngày càng tăng Cây cà phê ngoài tiềm năng cung cấp một loại thức uống ưa thích, còn có tác dụng phủ xanh đất trống, đồi trọc, bảo vệ tài nguyên đất tránh rửa trôi, xói mòn, tạo môi trường không khí trong lành… Theo kết quả năm 2014, Việt Nam đứng thứ hai (sau Brazil) trong danh sách các nước xuất khẩu cà phê lớn nhất thế giới, diện tích trồng cà phê ở Việt Nam hiện nay là 640 nghìn hecta Cà phê Trung Nguyên là một trong những thương hiệu nổi tiếng hàng đầu tại Việt Nam và đang có mặt tại hơn 60 quốc gia trên thế giới

Ngày nay với nhịp sống hối hả việc pha cà phê phin rất bất lợi về mặt thời gian,

cà phê hòa tan nhanh chóng được ưa chuộng vì sự tiện lợi của nó Việc sản xuất cà phê hòa tan đang được nhiều công ty lựa chọn vì mang lại nhiều lợi nhuận như : Trung nguyên, Vinacafe, Nescafe…Chính việc sản xuất ngày càng nhiều thì lượng chất thải

ra môi trường sẽ nhiều, nhất là nước thải.Quy trình sản xuất cà phê hòa tan làm phát sinh lượng nước thải lớn, có các thành phần ô nhiễm cao như nồng độ COD và độ màu, ngoài ra còn có các chất hữu cơ đa vòng, cafein, chất chát, lignin…là chất khó phân hủy sinh học Nước thải cà phê hòa tan nếu không có biện pháp xử lí hợp lí không chỉ ảnh hưởng đến mỹ quan môi trường mà sức khỏe cộng đồng cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng

Trước thực trạng đó đồ án “Đề xuất công nghệ xử lý nước thải nhà máy cà phê hòa tan Trung Nguyên (Dĩ An- Bình Dương)” được lựa chọn góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường

2.Mục tiêu đồ án

Đề xuất công nghệ xử lí nước thải nhà máy cà phê hòa tan Trung Nguyên tại Dĩ An- Bình Dương đạt quy chuẩn kĩ thuật quốc gia QCVN 40:2011/ BTNMT, cột B

3.Nội dung đồ án

Đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất và khả năng gây ô nhiễm môi trường của ngành chế biến cà phê Tổng quan thành phần, tính chất nước thải, công nghệ sản xuất chế biến và khả năng gây ô nhiễm môi trường của nhà máy cà phê hòa tan Trung Nguyên (Dĩ An - Bình Dương) Đề xuất phương án xử lí nước thải góp phần bảo vệ môi trường

4.Phương pháp đồ án

- Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ chế biến, khả năng gây ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trong ngành chế biến cà phê

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tham khảo tài liệu các phương pháp xử lý nước thải cho ngành chế biến cà phê

- Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu: Thống kê, tổng hợp số liệu thu thập được từ

đó đưa ra công nghệ xử lý phù hợp

- Phương pháp so sánh: So sánh các số liệu về nồng độ nước thải của nhà máy với QCVN 40:2011/BTNMT

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN CÀ PHÊ VÀ GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN TẬP ĐOÀN TRUNG NGUYÊN

1.1 Tổng quan về cà phê

Đặc điểm của cây cà phê là loại cây công nghiệp nhiệt đới có nguồn gốc từ châu Phi với những yêu cầu về sinh thái rất khắt khe Khí hậu và đất đai là 2 nhân tố sinh thái chính quyết định năng suất hiệu quả kinh tế của loài cây này Hiện nay trên thế giới, có rất nhiều giống cây cà phê, song có 4 loại được trồng phổ biến đó là:

- Cà phê chè (ARABICA): Đây là loại cà phê quan trọng nhất, được biết đến từ lâu đời và được phát triển rộng rãi nhất trên thế giới Đây là loại cà phê có chất lượng cao, thơm ngon và được thế giới ưa dùng

- Cà phê vối (ROBUSTA): Loại cà phê này chỉ mới được phát hiện và đầu thế kỷ

XX ở châu Phi Song cho tới nay đã chiếm 1/3 sản lượng tiêu thụ cà phê của thế giới

- Cà phê mít: Cà phê mít có phẩm chất lượng thấp nên hầu như không được chế biến làm hàng xuất khẩu, mà chỉ dùng tiêu thụ nội địa

- Cà phê mít dâu da: Đây là loại cà phê có nguồn gốc từ Liberia, nhưng do năng suất thấp, chất lượng kém nên hiện nay không được trồng phổ biến

- Cà phê chồn: Đây là loại cà phê cao cấp, hiện có rất ít trên thị trường

1.1.1 Các đặc điểm chung của cà phê Viêt Nam

Ở nước ta hiện nay có hai loại cà phê được trồng phổ biến, đó là cà phê vối và

cà phê chè Với đặc điểm ưa thời tiết mát, cường độ ánh sáng thấp, cà phê chè được trồng chủ yếu ở miền Bắc Trái lại, cà phê vối lại được trồng phổ biến ở các tỉnh miền Nam nơi mà thời tiết nóng, ẩm, ánh sáng dồi dào Cây cà phê đã được thâm nhập ở nước ta từ khá sớm song quy mô còn nhỏ, năng suất và sản lượng thấp Năm 1975 cả nước chỉ có hơn 18000 ha, trong đó diện tích cho sản phẩm là 12000 ha, với năng suất 4,7 tạ/ha và sản lượng 5600 tấn Nhưng cho đến 35 năm sau ngày đất nước thống nhất, cây cà phê đã nhanh chóng phát triển Diện tích, năng suất, sản lượng và xuất khẩu đều tăng nhanh Hiện nay, nước ta có 530.900 ha cà phê, cho sản lượng khoảng trên dưới 1 triệu tấn/năm Tây Nguyên với 4 tỉnh Đắc Lắc, Lâm Đồng, Gia Lai và Kon Tum là khu vực chủ lực của ngành cà phê Việt Nam Diện tích của vùng này lên tới hơn 470000 ha, chiếm trên 90% tổng diện tích trồng cà phê của cả nước Trong đó diện tích, sản lượng

cà phê của Đắc Lắc là lớn nhất, chiếm hơn 40% của cả nước Đặc biệt, với điều kiện đất đỏ bazan màu mỡ, cộng thêm đó là khí hậu thuận lợi cho câycà phê phát triển, cho nên ưu thế của cà phê Tây Nguyên là rất lớn, năng suất sản lượng cao và chất lượng

tốt Tuy nhiên, để có được năng suất cao như vậy, ngoài yếu tố "thiên thời ,địa lợi" còn phải kể đến công sức đầu tư trong khâu giống và chăm sóc của người nông dân Đặc biệt, nhiều hộ gia đình bằng việc áp dụng quy trình thâm canh cao đã cho năng suất 50-

60 tạ cà phê nhân/ha Ngoài ra, diện tích và sản lượng cà phê ở các vùng khác trong cả nứớc cũng được chú trọng đầu tư phát triển: ở Đông Nam Bộ, diện tích trồng cà phê đạt 36000 ha; Miền Trung Nam Bộ đạt hơn 3000 ha và từ Quảng Trị trở ra Bắc là

11000 ha Đặc biệt hiện nay ở nước ta, có khoảng 70% diện tích cà phê của cả nước đã được trồng mới từ những năm 1989 Nhờ đó mà diện tích và năng suất đã tăng lên nhanh chóng giúp cho sản lượng cà phê nước ta tăng nhanh trong những năm qua Nó tạo ra mức sản lượng cà phê cao …

Hình1.1 Biểu đồ diện tích và sản lượng cà phê của Việt Nam qua các năm

Nguồn: Tổng cục Thống kê, Bộ NN&PTNT,USDA (United States Department of Agriculture)

Hình 1.2 Biểu đồ tỉ lệ diện tích trồng cà phê của các tỉnh năm 2015

1.1.2 Chế biến và sản xuất cà phê của Việt Nam

Tổng lượng cà phê xuất khẩu toàn thế giới năm 2015 đạt 143.371 bao (tương đương 8.602 triệu tấn) Trong đó riêng sản lượng của Brazil đã chiếm tới hơn 30%.Việt Nam thường được thế giới biết đến với danh hiệu nước xuất khẩu cà phê Robusta lớn nhất, nhưng chỉ là về khối lượng, trong khi giá trị thực tế rất thấp do giá Robusta luôn thấp hơn Arabica gần một nửa và Việt Nam lại xuất khẩu chủ yếu cà phê nhân

Tuy nhiên, trong một thông báo gửi NDH.VN ngày 4/11/2015, Hiệp hội Cà phê

Cà cao Việt Nam (Vicofa) cho biết tình hình này đang thay đổi khi những năm gần đây Việt Nam đã chú trọng nhiều hơn đến việc xuất khẩu cà phê chế biến, gồm cà phê rang xay và cà phê hòa tan

Theo số liệu của Vicofa, lượng cà phê nhân xuất khẩu của Việt Nam đạt gần 1,7 triệu tấn năm 2012, trên 1,2 triệu tấn năm 2013, hơn 1,6 triệu tấn năm 2014 và 9 tháng đầu năm 2015 chỉ đạt 900 ngàn tấn

Hình 1.3 Giá xuất khẩu cà phê nhân của Việt Nam

Hình 1.4 Biểu đồ sản lượng cà phê qua các mùa vụ

Nguồn: Trung tâm Xúc tiến Thương mại, Đầu tư và Du lịch Đắk Lắk, Hiệp hội

Cà phê Ca cao Việt Nam, Trung tâm Giao dịch Cà phê Buôn Ma Thuột,

vietrade.gov.vn

Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan, lượng xuất khẩu cà phê chế biến năm 2012 đã lên đến gần 52 nghìn tấn với kim ngạch trên 175 triệu USD, chiếm lần lượt 3% và 4,8% tổng lượng và kim ngạch xuất khẩu của toàn ngành

Năm 2013, xuất khẩu cà phê chế biến hoạt động tốt vượt trội với gần 68 nghìn tấn với giá trị gần 314 triệu USD, chiếm lần lượt 5,2% và 11,5% tổng lượng và kim ngạch xuất khẩu của ngành

Năm 2014, xuất khẩu cũng đạt xấp xỉ 54 nghìn tấn, chiếm 3,2% tổng lượng xuất, nhưng kim ngạch lại đạt gần 274 triệu USD, chiếm 7,7% tổng kim ngạch toàn ngành.

Xuất khẩu cà phê trong 6 tháng/2015 đạt hơn 684 nghìn tấn, trị giá đạt 1,4 tỷ USD, giảm 36% về lượng và giảm 35,4% về trị giá so với 6 tháng/2014

Hình 1.5 Biểu đồ xuất khẩu cà phê chế biến của Việt Nam qua các năm

Nguồn: Trung tâm Xúc tiến Thương mại, Đầu tư và Du lịch Đắk Lắk, Hiệp hội Cà phê Ca cao Việt Nam, Trung tâm Giao dịch Cà phê Buôn Ma Thuột,

vietrade.gov.vn

Trong bối cảnh XK cà phê nói chung đang gặp khó khăn, XK cà phê hòa tan lại đang tăng trưởng rất ấn tượng Theo Bộ Nông nghiệp Mỹ, Việt Nam đã vươn lên đứng hàng thứ 5 trong số những nước XK cà phê hòa tan lớn trên thế giới, sau Brazil, Indonesia, Malaysia và Ấn Độ

Thị phần của cà phê hòa tan Việt Nam trên thị trường cà phê hòa tan thế giới cũng đã tăng mạnh trong 5 năm qua, từ 1,8% lên 9,1% Số liệu của Bộ Nông nghiệp

Mỹ cho thấy, trong 6 tháng đầu năm 2016, Việt Nam đã XK khoảng 572.000 bao cà phê hòa tan (mỗi bao 60 kg), tương ứng với 34.000 tấn cà phê hòa tan

Đây là lượng cà phê hòa tan được Việt Nam XK nhiều nhất trong 5 năm qua Cà phê hòa tan Việt Nam được XK nhiều nhất sang EU với 94.698 bao, tiếp đó là Nhật Bản 72.743 bao, Mỹ 68.892 bao, Nga 58.472 bao, Philippines 57.764 bao, Đài Loan 31.955 bao, Trung Quốc 29.300 bao, Thái Lan 28.799 bao

Theo Bộ NN-PTNT, hiện nước ta có 19 nhà máy chế biến cà phê hòa tan nguyên chất, cà phê hòa tan phối trộn, với công suất 75.280 tấn sản phẩm/năm Phần lớn sản lượng cà phê hòa tan của Việt Nam được XK ra nước ngoài

Còn theo dự báo của các cơ quan, tổ chức nước ngoài, thị trường cà phê hòa tan thế giới đã tăng trưởng mạnh trong những năm qua Hiện cà phê hòa tan đã chiếm 14% nhu cầu tiêu dùng cà phê trên thế giới

1.2 Sơ lược về công nghệ chế biến cà phê

1.2.1Thành phần và cấu tạo của nguyên liệu

Cà phê là một loại thức uống màu đen có chứa chất cafein và được sử dụng rộng rãi, được sản xuất từ những hạt cà phê được rang lên, từ cây cà phê Cà phê được sử dụng lần đầu tiên vào thế kỉ thứ 9, khi nó được khám phá ra từ vùng cao

nguyên Ethiopia từ đó, nó lan ra Ai Cập và Yemen, và tới thế kỉ thứ 15 thì

đến Armenia, Ba Tư, Thổ Nhĩ Kỳ và phía bắc Châu Phi Từ Hồi giáo, cà phê đến Ý, sau đó đến khu vực còn lại của Châu Âu, Indonesia và Mĩ Ngày nay, cà phê là một trong những thức uống thông dụng toàn cầu

Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt cà phê gồm có:

- Vỏ qủa: Protein, Chất béo, Cellulose, Tro, Hợp chất không có N, Tannin

- Lớp thịt: Pectin, Đường khử, Đường không khử, Cellulose, Tro

- Lớp nhớt: Pectin, Đường khử, Đường khử không đường, Cellulose

- Vỏ trấu: Chất xơ, Dầu, Protein, Đường, Pantosan, Cellulose,

Hemicellulose,Chất tro

- Vỏ lụa: Chất xơ

- Vỏ nhân: thành phần hóa học tương tự như nhân nhưng có rất ít cafein

- Nhân: Nước, Chất sơ, Đạm, Protein, Cafein, Acid Cafetanic, Acid Cafeic,

Dextrin, Đường, Cellulose, Hemicellulose, Lignin, Tro(Ca, P, Fe, Na, Mn, Rb,

Cu, F)

1.2.2Quy trình chế biến cà phê

*Công nghệ sản xuất cà phê nhân:

- Phương pháp khô:

Quả cà phê đưa về không xát tươi mà đưa ra phơi khô cho đến khi độ ẩm xuống còn 12 – 13 % Thường 1 mẻ cà phê phơi khô mất 25 -30 ngày Sau đó trái cà phê phơi khô được xát bằng máy xát khô cà phê, loại bỏ vỏ ngoài, vỏ trấu khô để cho ra cà phê nhân thành phẩm

Bước 1: Thu hoạch cà phê chín

Bước 2: Loại bỏ tạp chất như cành, lá, đất, đá và các dị vật khác, quả khô, quả xanh,

non ra khỏi khối quả chín

Bước 3: Phơi khô hoặc sấy bằng máy

Bước 4: Bảo quản bằng cách chứa quả cà phê khô trong bao tải đặt cao so với nền nhà

để tạo sự thông thoáng

- Phương pháp bán ướt

Ở phương pháp này, quả cà phê được xát tươi bằng máy và đánh sạch một phần nhớt rồi mang phơi, không ủ len men và rửa sạch hoàn toàn.Cà phê thành phẩm đưa vào bảo quản phải đảm bảo đã được phơi sấy đạt đến độ ẩm 11 -12 % và không để cà phê khô bị ướt trở lại

Bước 1: Loại bỏ tạp chất

Bước 2: Xát vỏ trái và một phần chất nhờn trong quả cà phê

Bước 3: Phơi khô hoặc sấy bằng máy

Bước 4: Bảo quản

- Phương pháp ướt:

Phương pháp chế biến cà phê ướt phức tạp hơn chê biến khô và thường được áp dụng cho cà phê arabica Đặc điểm chính của chế biến ướt là phần thịt giữa hạt và vỏ

cà phê được loại bỏ trước khi làm khô cà phê

Phương pháp này đòi hỏi trang bị máy móc chuyên dụng và tiêu hao một số lượng nước đáng kể, do đó phải có cả 1 quy trình xử lý hợp lý đảm bảo cả an sinh cho môi trường Khi thực hiện đúng, phương cách chế biến nầy giúp đảm bảo phẩm chất nội tại của hạt cà phê, cho ra sản phẩm cà phê nhân có màu sắc và chất lượng đồng nhất tránh những khiếm khuyết tác động xấu đến chất lượng thử nếm Cà phê được sản xuất bằng phương pháp chế biến ướt luôn có chất lượng tốt hơn và các giá trị thương mại cũng luôn cao hơn

Bước 1: Làm sạch tạp chất Sau khi thu hoạch, dù cẩn thận đến đâu vẫn sót vào một số

lượng trái cà phê khô, hoặc chưa chín, hoặc bị sâu mà sẽ làm cho chất lượng của lô cà phê bị giảm đi Ngoài ra, có cành cây nhỏ, lá cà phê cũng như đá và bụi bẩn, các tạp chất khác sẽ lẫn lộn trong lô cà phê qua vụ thu hoạch Công đoạn sơ chế, phân loại và làm sạch trái cà phê chín rất cần thiết và nên được thực hiện càng sớm càng tốt sau khi thu hoạch Thường thực hiện bằng cách rửa trái cà phê chín trong thùng đầy nước