- Biogas: là công nghệ sản xuất khí sinh học, là quá trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo ra nguồn khí sinh học sử dụng trong hộ gia đình hay trong sản xuất.. - Sản xuất
Trang 1BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
CÔNG NGHỆ BIOGAS
Mô hình xử lý chất thải
Trang 2Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
NỘI DUNG
I KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ BIOGAS
II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÔNG NGHỆ
BIOGAS
III QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIOGAS
IV ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIOGAS
Trang 3I KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ BIOGAS
1 Biogas là gì?
- Biogas: là công nghệ sản xuất khí sinh học, là quá trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo ra nguồn khí sinh học sử dụng trong hộ gia đình hay trong sản xuất.
- Sản xuất khí sinh học dựa trên cơ sở phân hủy
kỵ khí các chất hữu cơ tự nhiên hay là quá trình lên men mêtan
Trang 4Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
2 Nguồn nguyên liệu :
- Các loại bùn từ ao tù, đầm lầy,
- Phế liệu, phế thải trong sản xuất nông, lâm nghiệp, và các hoạt động sống , sản xuất và chế biến nông lâm sản.
Trang 5- Vi sinh vật thường sử dụng nguồn hữu cơ cacbon nhanh hơn sử dụng ni tơ khoảng 30 lần
Do vậy nguyên liệu có tỷ lệ C/N là 30/1 sẽ thích hợp nhất cho lên men kỵ khí.
- Phân động vật và các chất thải rắn như rơm rạ rất thích hợp cho lên men kỵ khí.
- Trong thực tế người ta thường cố gắng đảm bảo
tỷ lệ trên trong khoảng 20-40 Phân gia súc có tỷ
lệ C/N nằm trong giới hạn này nên được xem là nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất biogas
Trang 6Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Khả năng cho phân và thành phần hoá học của phân gia súc,gia cầm :
20-25 20-25 20-25 7-15
0,10 0,20 0,47 1,20
0,38 0,70 0,83 0,31 1,20
7,98 9,33 7,02 10,2 16,8
38,5 41,7 28,4 6,78 31,3
0,038 0,038 0,028 0,028
Nitơ
Chất tan dễ tiêu
Trọng lượng tươi (kg)
Thể tích : (m 3)
Thành phần hoá học ( % khối lượng phân tươi )
Khả năng cho phân của 500kg v.nuôi/ngày
Vật
nuôi
Trang 7Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng
và thành phần của khí thu được :
10 9 30 20 21
57 69 60 68
1,11 0,56 0,31 1,02 0,38
Hàm lượng CH 4
(%)
Sản
lượng khí
m 3 /kg phân khô
Nguyên liệu
Trang 8Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÔNG NGHỆ
BIOGAS
Dựa vào các vi khuẩn yếm khí để lên men phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ sinh ra một hỗn hợp khí có thể cháy được : H 2 , H 2 S,
NH 3 , CH 4 , C 2 H 2 ,… trong đó CH 4 là sản phẩm khí chủ yếu (nên còn gọi là quá trình lên men tạo Metan )
Trang 9Quá trình lên men mêtan:
Có 3 giai đoạn:
tạp thành chất hữu cơ đơn giản
Trang 10Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Sơ đồ 3 giai đoạn quá trình lên men metan:
Acid propionic, Acid butyric, Các rượu khác và các thành phần khác
Khối Vi khuẩn
Giai đoạn 2
Khối Vi khuẩn
H2 , CO2 Acid acetic
Giai đoạn 3
Khối Vi khuẩn
CH4, CO2
Tác dụng của vi khuẩn
lên men và thủy phân
Vi khuẩn acetogenic
Vi khuẩn sinh khí Metan
Trang 11Giai đoạn 1 :
Chất hữu cơ phức tạp:
(PROTEIN, A.AMIN, LIPID)
Chất hữu cơ đơn giản
(ALBUMOZ PEPIT,GLYXERIN, A.BÉO)
Vi khuẩn Closdium bipiclobacterium, Bacillus gram âm không sinh
bào tử, staphy loccus.
Trang 12Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Giai đoạn 2 : hình thành acid (pha acid)
Nhờ vào vi khuẩn acetogenic bacteria (vi
khuẩn tổng hợp acetat), các hydrates carbon
acid có phân tử lượng thấp (C 2 H 5 COOH,
C 3 H 7 COOH, CH 3 COOH …) và pH môi trường
ở dưới 5 nên gây thối.
Các vi khuẩn tham gia trong pha này :
Trang 13A.acetic, A.lactic A.acetic, A.lactic A.acetic, A.lactic A.acetic, A.sucinic A.formic, A acetic A.lactic, Etanol, CO 2
A.formic, A.acetic A.lactic, A.sucinic, Etanol A.formic, A.acetic, A.lactic, A.sucinic, Etanol
A.formic, A.acetic,A.sucinic
Trang 14Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Hình ảnh của vi khuẩn Bacillus cereus
Trang 15Giai đoạn 3 : hình thành khí Metan
Sản phẩm của pha acid là nguyên liệu để phân huỷ ở giai đoạn này, tạo ra hỗn hợp khí : CH 4 , CO 2 , H 2 S, N 2 , H 2 , và muối
khoáng (pH của môi trường chuyển sang kiềm).
Trang 16Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
CO2, H2, rượu bậc I và rượu bậc II
A.Propionic
H2,CO2, A.formic A.acetic
Acid(butyric,valeric, capropionic)
CO2, H2, A.acetic, Metanol
H2, A.formic
H2, A.formic Acid( acetic, butyric ) Acid( acetic, butyric )
Trang 17Các phản ứng hoá học :
Cao p.tử CO 2 + H 2 + CH 3 COO - + C 2 H 5 COOH +
C 3 H 8 COOH
CH 3 COO - + H 2 O CH 4 +HCO 3 - + Q
4H 2 + HCO 3 - +H 2 O CH 4 + H 2 O + Q
Trang 18Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
-136 -130
-30 +80 -53
Các phản ứng sinh hoá xảy ra chủ yếu
trong quá trình lên men yếm khí :
Trang 19+2 -96
+84 -118
Trang 20Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Đều kiện kỵ khí: không có O 2 trong dịch lên men.
Nhiệt độ: qui mô nhỏ thực hiện ở 30-35 0 C, qui mô lớn có
cơ khí hóa và tự đông hóa thực hiện ở 50-55 0 C
Độ pH: 6,5 – 7,5 (nếu <6,4: vsv giảm sinh trưởng và
phát triển)
Tỷ lệ Cacbon/Nitơ: 30/1 là tỷ lệ tốt nhất
Tỷ lệ pha loảng: Tỷ lệ nước/phân dao động từ 1/1 -> 7/1 (Tỷ lệ pha loảng đối với phân bò: 1/1, phân lợn: 2/1 đang được phổ biến nhất)
Sự có mặt của không khí và độc tố: tuyệt đối không có oxy Các ion NH 4 , Ca, K, Zn, SO 4 ở nồng độ cao có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh metan.
Trang 21Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
Đặc tính của nguyên liệu
Tốc độ bổ sung nguyên liệu: bổ sung càng đều thì sản lượng khí thu được cao
Khuấy đảo môi trường lên men: tăng cường sự tiếp xúc cơ chất.
Thời gian lên men: 30 – 60 ngày
Trang 22Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Quy trình sản xuất Biogas tuân theo 3 giai đoạn chính:
nguyên liệu phù hợp với yêu cầu sau: giàu xenluloza,
20-30, hòa tan trong nước (hàm lược chất khô 9-9,4% với chất tan dễ tiêu khoảng 7%)
hoặc liên tục.
Trang 23Nguyên liệu
(phân, rác, …)
Phối chế (nguyên liệu, nước)
Lò phản ứng kỵ khí sinh mê tan
Nước ra
Sơ đồ nguyên lý công nghệ lên men
Nước ra
Xử lý
Trang 24Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Cấu tạo hầm biogas:
- Ngăn nạp liệu
- Ngăn tiêu hóa
- Buồng thu khí
- Ngăn tháo cặn bùn đã lên men
- Hệ thu khí gồm: van, đường ống, các thiết bị đo lường
Trang 25Gây men chất hữu cơ theo mẻ :
Bã đã lên men Phản ứng
Nắp di
Nắp lấy phân
Cửa ra
Trang 26Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Gây men chất hữu cơ bán liên tục hoặc liên tục
- Hầm sinh khí kiểu vòm cố định
- Hầm sinh khí có nắp đậy di động
- Hầm sinh khí kiểu túi
Trang 27Loại hầm sinh khí kiểu vòm cố định
Trang 28Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Loại hầm sinh khí có nắp đậy di động
Trang 29Loại hầm sinh khí kiểu túi
Trang 30Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
Làm sạch khí Biogas: Chúng ta nên loại bỏ CO 2
và H 2 S để đạt hiệu quả cao và giảm độ ăn mòn thiết bị do H 2 S.
Vì CO2 có thể hòa tan trong nước do đó việc sục Biogas qua nước được coi là phương pháp đơn
hấp thu bởi những dung dịch kiềm, do đó ta
Trang 32Lê Văn Quang Phòng GD&ĐT Cam Ranh
IV ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
BIOGAS
Trang 33XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN
