Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến cà phê bằng hệ thống kết hợp keo tụ điện hóa và ozone hóa liên tục
Nước thải từ chế biến cà phê chứa lượng chất ô nhiễm đáng kể, bao gồm COD, BOD, TSS và màu sắc đặc trưng do melanoidin, một lớp sắc tố dai dẳng khó phân hủy và có độc tính cao.
Nghiên cứu trình bày hệ thống xử lý liên tục kết hợp keo tụ điện hóa và ozone hóa. Với điều kiện vận hành tối ưu gồm pH 6, dòng điện 2,5 A, khả dẫn điện 2,5 mS/cm và thời gian lưu nước 16,7 phút tại bể keo tụ điện hóa, cùng với cột ozone hóa có pH 5, 2 lít ozone/phút, liều lượng 10 g/h và thời gian 60 phút, hệ thống này đã đạt hiệu quả xử lý ấn tượng: COD còn 29 mg/L, độ màu còn 45 Pt-Co và TSS 38 mg/L, đều đáp ứng tốt cột A của QCVN 40:2025/BTNMT.
Ảnh minh họa
Cà phê là một trong những ngành công nghiệp then chốt, đóng góp lớn cho doanh thu nông nghiệp Việt Nam và nền kinh tế đất nước, đồng thời tạo ra hàng triệu việc làm và thúc đẩy quan hệ thương mại với nhiều nước. Tuy mang lại lợi ích kinh tế rõ ràng, quá trình chế biến cà phê cũng sinh ra nước thải có nồng độ ô nhiễm cao và nguy cơ tác động tiêu cực đến môi trường lân cận. Đặc biệt nước thải từ các công đoạn rửa và xay cà phê mang theo COD, BOD, SS và pH thấp, vượt quá giới hạn cho phép theo chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT. Melanoidin và các chất màu mang tính khó phân hủy không chỉ làm ô nhiễm nước mà còn gây mùi khó chịu và ảnh hưởng đến độ sâu quang hợp của nước, đe dọa hệ sinh thái và đất nông nghiệp.
Hiện nay nhiều nhà máy tại Việt Nam đang xử lý nước thải cà phê bằng keo tụ tạo bông kết hợp sinh học, cho hiệu quả đạt chuẩn xả thải nhưng đi kèm chi phí cao do tiêu thụ hóa chất và phát sinh bùn. Keo tụ điện hóa nổi lên như một giải pháp hứa hẹn để cải thiện TSS và độ màu thông qua quá trình hình thành bông và tuyển nổi từ hợp chất keo tụ tại cathode cũng như khí H2 sinh ra tại anode, đồng thời nâng pH nước thải nhờ ion OH- tạo ra trong điện hóa. Tuy có lợi thế xử lý nhanh và giảm hóa chất, các nghiên cứu trước đây cho thấy nước sau keo tụ điện hóa vẫn cần xử lý bổ sung để đạt chuẩn xả thải. Kỹ thuật ozone hóa tiếp tục được xem là công nghệ mới với khả năng oxy hóa mạnh nhờ các gốc tự do OH-, giúp tối ưu hóa COD và độ màu ở mức trên 90% khi kết hợp với các tác nhân như TiO2, UV, hoặc các hệ Fenton/H2O2/TiO2/UV. Vì vậy, hệ thống keo tụ điện hóa kết hợp ozone hóa được đánh giá là triển vọng và khả thi cho ứng dụng thực tế ở quy mô liên tục, xứng đáng được đầu tư nghiên cứu sâu hơn để tối ưu hóa hiệu quả xử lý nước thải cà phê và giảm tác động môi trường, đồng thời cân bằng chi phí và vận hành.