NƯỚC THẢI SẢN XUẤT CÀ PHÊ RANG XAY: GIẢI PHÁP XỬ LÝ HIỆU QUẢ & TÁI SỬ DỤNG

Ngành cà phê Việt Nam đang đứng trước cơ hội và thách thức kép. Cơ hội từ thị trường toàn cầu ngày càng ưa chuộng sản phẩm chất lượng cao, có chứng nhận bền vững. Thách thức đến từ chính quy trình sản xuất – một quy trình tiêu tốn lượng nước khổng lồ và tạo ra dòng nước thải thuộc loại “khó xử lý” bậc nhất.

I. Sản xuất cà phê rang xay và yêu cầu giảm xả thải

Quá trình sản xuất cafe tiêu thụ lượng lớn tài nguyên nước và đồng thời tạo ra lượng nước thải, bùn thải đáng kể ra môi trường. 

II.Cà phê rang xay

Trong quy trình sản xuất cà phê rang xay, hạt cà phê sau khi thu hoạch cần trải qua quá trình chế biến để loại bỏ lớp vỏ quả và làm khô hạt trước khi rang. Có hai phương pháp chế biến chính: chế biến ướt và chế biến khô. 

a. Quy trình chế biến cà phê theo phương pháp ướt:

Phương pháp chế biến cà phê ướt là quá trình phức tạp, đòi hỏi sử dụng nhiều loại máy móc và tiêu tốn một lượng nước đáng kể, thường được áp dụng khi xử lý cà phê Arabica.

Phương pháp này tạo ra hạt cà phê có hương vị sáng, sạch, và thường được sử dụng cho các loại cà phê chất lượng cao.

Quy trình và tính chất nước thải phát sinh theo phương pháp ướt:

Quy trình chế biến	Công việc thực hiện	Tính chất nước thải phát sinh
1. Thu hoạch	Cà phê được thu hoạch chọn lọc (hái tay chọn quả chín) hoặc thu hoạch hàng loạt (hái cả quả chín và chưa chín).	– Cà phê rang xay chế biến theo phương pháp ướt thường phát sinh lượng nước lớn hơn các phương pháp khác. – Nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất có nồng độ ô nhiễm cao chủ yếu từ quá trình chế biến hạt qua công đoạn ngâm, tách vỏ, lên men, làm sạch: Chất rắn lơ lửng (TSS):  chủ yếu là từ cặn đất, cát, bụi, phần quả hư, lá và các mảnh vụn từ vỏ quả cà phê phần vỏ, thịt cà phê còn sót lại từ quá trình làm sạch hạt cà phê. Chất hữu cơ cao (COD, BOD):  chủ yếu từ vỏ, cùi, thịt quả cà phê và các chất hòa tan trong nước. Độ pH thấp: Quá trình lên men khiến nước thải có tính axit, pH thường dao động từ 3,5 đến 5,5. Màu sắc: Nước thải có màu nâu sẫm đến đen do chứa các chất polyphenol và hợp chất màu hữu cơ từ cà phê. Nitơ và photpho: Hàm lượng nitơ và photpho trong nước thải tương đối cao, do sự phân hủy của các hợp chất chứa nitơ và photpho tự nhiên có trong quả cà phê. Mùi hôi: Nước thải có mùi hôi đặc trưng do sự phân hủy của chất hữu cơ và quá trình lên men kỵ khí (nếu xảy ra). Tải lượng vi sinh vật: Nước thải có chứa nhiều vi khuẩn, vi sinh vật do quá trình lên men. – Nước thải phát sinh từ vệ sinh nhà xưởng và thiết bị:  Nước thải này có nồng độ TSS cao chủ yếu là các vụn cà phê và cặn bã cà phê sau khi xay rơi vãi trong quá trình sản xuất, và từ quá trình vệ sinh thiết bị và sàn nhà. Nồng độ BOD, COD từ bã cà phê, hạt cà phê bị hỏng hoặc các cặn bã còn lại trên bề mặt thiết bị. Chất tẩy rửa: Chất tẩy rửa dùng để vệ sinh máy móc thiết bị và nhà xưởng. Dầu mỡ phát sinh từ quá trình vệ sinh máy móc.
2. Chế biến hạt theo phương pháp ướt	– Bước 1: Ngâm và phân loại quả – Bước 2: Tách vỏ và thịt quả – Bước 3: Lên men – Bước 4: Rửa sạch
3. Phơi/sấy khô	Sau khi tách vỏ, hạt cà phê phải được phơi hoặc sấy khô để giảm độ ẩm xuống khoảng 10-12%
4. Xay xát và phân loại	– Hạt cà phê được cho vào các máy xay để tách lớp vỏ lụa bên ngoài, chỉ để lại hạt cà phê xanh (cà phê nhân).
5. Rang cà phê	Hạt cà phê xanh được cho vào máy rang ở nhiệt độ khoảng 180-240°C trong khoảng từ 8 đến 20 phút (tùy thuộc vào loại cà phê và kiểu rang).
6. Làm nguội và ủ	– Hạt có thể được làm nguội bằng không khí hoặc làm nguội bằng nước (đối với một số phương pháp rang nhất định). – Sau khi làm nguội, cà phê cần thời gian ủ (từ 24 đến 48 giờ) để các hương vị được ổn định.
7. Xay cà phê	Cà phê rang có thể được xay thành bột (xay mịn, xay vừa, xay thô) hoặc để nguyên hạt tùy theo nhu cầu sử dụng.
8. Đóng gói	Cà phê rang xay sau khi đã xay hoặc giữ nguyên hạt sẽ được đóng gói kín để bảo quản.

b. Quy trình chế biến cà phê theo phương pháp khô:

Chế biến khô, còn gọi là phương pháp tự nhiên, là phương pháp truyền thống và đơn giản hơn. Cà phê chế biến khô thường mang hương vị ngọt ngào, body dày, và hương trái cây đậm.

Ở Việt Nam, phương pháp chế biến khô vẫn là phương pháp chính và phổ biến hơn, đặc biệt là đối với loại cà phê Robusta chiếm phần lớn sản lượng cà phê tại Việt Nam (chiếm khoản 90% sản lượng).

Quy trình và tính chất nước thải phát sinh theo phương pháp khô:

Quy trình chế biến	Công việc thực hiện	Tính chất nước thải phát sinh
1. Thu hoạch	Thu hoạch chọn lọc (hái tay chọn quả chín) hoặc thu hoạch hàng loạt (hái cả quả chín và chưa chín).	– Phương pháp khô thường phát sinh lượng nước ít hơn các phương pháp khác do phương pháp khô chủ yếu dựa vào quá trình phơi khô tự nhiên mà không sử dụng nước trong các bước chính của quá trình. – Nước thải phát sinh chủ yếu từ vệ sinh nhà xưởng và thiết bị:  Chất rắn lơ lửng (TSS):  như bụi bẩn, cặn bã từ vỏ quả cà phê, và các mảnh vụn khác từ quá trình làm sạch hạt cà phê và cặn bã cà phê sau khi xay rơi vãi trong quá trình sản xuất, và từ quá trình vệ sinh thiết bị và sàn nhà. Chất hữu cơ (COD, BOD):  nước thải từ vệ sinh vẫn có thể chứa một lượng nhỏ các chất hữu cơ từ bã cà phê, vỏ và các phần khác của quả cà phê. Điều này có thể làm tăng COD (Nhu cầu oxy hóa học) và BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa) trong nước thải, nhưng ở mức độ thấp. Độ pH: Nước thải từ quá trình này thường có độ pH gần trung tính (dao động từ 6,0 đến 7,0), do không có các phản ứng hóa học mạnh hay sự lên men xảy ra trong quá trình chế biến khô. Màu sắc: Nước thải có thể có màu nâu nhạt do lẫn tạp chất từ bã cà phê hoặc bụi đất từ quả cà phê, nhưng không đậm như trong quá trình chế biến ướt. Chất tẩy rửa: Chất tẩy rửa dùng để vệ sinh máy móc thiết bị và nhà xưởng. Dầu mỡ phát sinh từ quá trình vệ sinh máy móc.
2. Chế biến hạt theo phương pháp khô	– Bước 1: Phơi khô cả quả – Bước 2: Tách vỏ – Bước 3: Làm sạch và phân loại
3. Phơi/sấy khô	Sau khi tách vỏ, hạt cà phê phải được phơi hoặc sấy khô để giảm độ ẩm xuống khoảng 10-12%.
4. Xay xát và phân loại	– Quá trình xay xát để tách lớp vỏ lụa bên ngoài, chỉ để lại hạt cà phê xanh (cà phê nhân)
5. Rang cà phê	– Hạt cà phê xanh được cho vào máy rang ở nhiệt độ khoảng 180-240°C trong khoảng từ 8 đến 20 phút (tùy thuộc vào loại cà phê và kiểu rang).
6. Làm nguội và ủ	– Hạt có thể được làm nguội bằng không khí hoặc làm nguội bằng nước (đối với một số phương pháp rang nhất định). – Sau khi làm nguội, cà phê cần thời gian ủ (từ 24 đến 48 giờ) để các hương vị được ổn định.
7. Xay cà phê	Cà phê rang có thể được xay thành bột (xay mịn, xay vừa, xay thô) hoặc để nguyên hạt tùy theo nhu cầu sử dụng.
8. Đóng gói	Cà phê rang xay sau khi đã xay hoặc giữ nguyên hạt sẽ được đóng gói kín để bảo quản.

III. Hạn chế của Giải pháp xử lý nước thải sản xuất cà phê rang xay hiện nay

Các phương pháp xử lý nước thải từ sản xuất cà phê rang xay hiện nay thường kết hợp các quá trình xử lý:

1. Xử lý cơ học (lắng, lọc) để loại bỏ chất rắn lơ lửng.
2. Xử lý hóa lý (keo tụ, tách dầu mỡ) để loại bỏ các chất không hòa tan và dầu mỡ.
3. Xử lý sinh học (hiếu khí, kỵ khí) để xử lý các chất hữu cơ.
4. Công nghệ màng lọc để nâng cao chất lượng nước thải.

Các phương pháp xử lý nước thải cà phê hiện nay xử lý được hầu hết các nồng độ ô nhiễm đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường, được áp dụng cho nhiều cơ sở sản xuất cà phê tại Việt Nam. Tuy nhiên xem xét dựa trên nhiều yếu tố, bao gồm hiệu quả xử lý, chi phí, tính khả thi và tác động môi trường thì vẫn còn nhiều hạn chế:

– Cần không gian lớn để xây dựng các bể xử lý, điều này có thể gây khó khăn cho các doanh nghiệp khi quỹ đất cần ưu tiên cho sản xuất

– Lượng nước xả thải lớn và chi phí xả thải cho khu/cụm công nghiệp hàng tháng là khoản chi phí lớn.

– Lượng bùn thải lớn cần xử lý sau đó, làm tăng thêm chi phí xử lý

– Các phương pháp xử lý sinh học khá nhạy cảm với sự biến động của tải trọng ô nhiễm do đó nhiều nhà máy gặp khó khăn trong quá trình vận hành, thường xuyên xảy ra sự cố.

– Tiêu thụ điện năng lớn, gián tiếp tăng phát thải khí nhà kính

IV. Giải pháp từ NGO International Co., Ltd

Chúng tôi hiểu rằng các Doanh nghiệp đang nỗ lực gia tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường và cần đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao về Phát triển bền vững, bao gồm các tiêu chuẩn như Rainforest Alliance, UTZ Certified, và Fair Trade.

NGO đã dành nhiều năm thu thập dữ liệu hoạt động từ các nhà máy sản xuất cà phê tại Việt Nam cũng như các dữ liệu vận hành của các trạm xử lý nước thải cà phê để nghiên cứu và phát triển giải pháp tập trung vào các mục tiêu tiết kiệm năng lượng, tái sử dụng tài nguyên:

Tiết kiệm tài nguyên đất

Trạm xử lý nước thải được thiết kế với hiệu suất cao, cho phép cắt giảm từ 30%- 50% không gian xây dựng 

Tiết kiệm năng lượng

Với các nhà máy có nồng độ ô nhiễm cao (COD ~ 10,000 – 20,000 mg/L) chúng tôi đảm bảo tiêu hao điện năng luôn thấp hơn 3kwh/m³

Tiết kiệm tài nguyên nước và giảm bùn thải

• Tái sử dụng nước: tối ưu lượng nước tiêu hao trên mỗi tấn sản phẩm.
• Tái tuần hoàn bùn thải: Tái sử dụng bùn thải để sản xuất các sản phẩm nông nghiệp khác hoặc tái chế nguyên liệu.

Giảm sử dụng hóa chất 

Sử dụng phương pháp xử lý sinh học với khả nặng chịu biến động đầu vào cao, giúp ổn định hoạt động của toàn hệ thống và giảm thiểu hóa chất và ô nhiễm thứ cấp

Tăng cường khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu

Chống chịu và thích ứng với biến đổi khí hậu: Thiết kế các trạm xử lý nước thải trong tương lai cần tính đến việc hạn chế giảm phát thải khí nhà kính, khả năng chống chịu với biến động lớn về nhiệt độ.

V. Câu hỏi thường gặp

Xem thêm : https://ngoenvironment.com/vn/technology.html

NGO International Co., Ltd cam kết mang đến các công nghệ tiên tiến, hiện đại nhất giúp doanh nghiệp không chỉ giảm thiểu xả thải mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường. Hãy liên hệ với chúng tôi để tìm hiểu thêm về các giải pháp xử lý nước thải sản xuất cà phê rang xay cho doanh nghiệp của bạn qua SĐT 024.7300.0890 hoặc email office@8ngo.com để được tư vấn trực tiếp.

***Vui lòng đọc kỹ yêu cầu về Điều khoản sử dụng – Bản quyền trước khi sao chép hoặc trích dẫn nội dung và hình ảnh của website.

Trang web này thuộc bản quyền của Công ty TNHH Quốc tế NGO (NGO International). Bất kỳ hình thức sử dụng hoặc sao chép một phần hoặc toàn bộ nội dung dưới mọi hình thức đều bị nghiêm cấm, trừ trường hợp được sự cho phép rõ ràng bằng văn bản từ Chúng tôi.