bài giảng tổng quan về sản xuất biogas

Biogas hay coøn goïi laø khí sinh hoïc laø moät hoãn hôïp khí ñöôïc saûn sinh ra töø söï phaân huûy nhöõng hôïp chaát höõu cô döôùi taùc ñoäng cuûa vi khuaån trong moâi tröôøng yeám khí.Noù chieám tæ leä nhö sau: + CH4: 6070%.+ CO2: 3040%.Phaàn coøn laïi laø moät löôïng nhoû khí N2, H2, CO…

Chuyên đề 4 Biogas

Hầm ủ Biogas

Biogas là

gì?

Biogas hay còn gọi là khí sinh học là một hỗn hợp khí được sản sinh ra từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác động của vi khuẩn trong môi trường yếm khí

Nó chiếm tỉ lệ như sau:

+ CH4: 60-70%

+ CO2: 30-40%

Phần còn lại là một lượng nhỏ khí N2, H2, CO….

Đặc tính của khí CH 4

Khí CH4 là một chất khí không màu, không mùi nhẹ hơn không khí CH4 ở 200C, 1 atm, 1m3 khí

CH4 có trọng lượng 0,716 kg

Khí đốt hoàn toàn 1m3 khí CH4 cho ra khoảng 5.500 - 6.000 Kcal

Đặc tính khí của biogas

Đối với khí của biogas thì trọng lượng riêng khoảng 0.9 - 0.94 kg/ m 3 , trọng lượng riêng này thay đổi là do tỉ lệ CH4 so với các khí khác trong hỗn hợp.

Lượng H2S chiếm một lượng ít nhưng có tác dụng trong việc xác định nơi hư hỏng của túi để sửa chữa.

Gas có tính dễ cháy trong không khí nếu được hòa lẫn với tỉ lệ từ 6 - 25% mới có thể cháy được (vì thế khi sử dụng gas này có sự an toàn cao) Nếu hỗn hợp khí mà

CH4 chỉ chiếm 60% thì 1m 3 gas cần 8m 3 không khí Nhưng thường khi đốt cháy tốt cần tỷ lệ gas trên không khí từ 1/9 -1/10 (UBKHKT Đồng Nai –1989).

Cơ chế tạo thành khí sinh vật trong hệ thống biogas

Sự tạo thành khí sinh vật là một quá trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều phản ứng, cuối cùng tạo ra khí

CH4 và CO2 và một số chất khác Quá trình này được thực hiện theo nguyên tắc phân hủy kỵ khí, dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí đã phân hủy từ những chất hữu cơ dạng phức tạp chuyển thành dạng đơn giản, một lượng đáng kể chuyển thành khí và dạng chất hòa tan.

Protein, celulose,

glucid, lipid

Acid amin, glycerin, acid beùo, acid beùo bay hôi,methylamin

Quá trình tạo khí Methan được sinh ra theo hai con đường

Các bazơ hiện diện trong môi trường (đặc biệt là

NH4OH) sẽ kết hợp với acid hữu cơ

CH3COOH + NH4OH  CH3COONH4 + H2O

b Giai đoạn 2

- Lên men methane do sự thủy phân của muối hữu cơ

CH3COONH4 + H2O  CH4 + CO2 + NH4OH

Con đường thứ 2 ng th 2 ứ 2

a Giai đoạn 1

- Sự acid hóa (C6H10O5)n + nH2O  3nCH3COOH

- Thủy phân acid tạo CO2 và H2

Các vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men sinh methan

Hầu hết là các trực khuẩn có bào tử (Spore) Theo A.R Prevot chúng có mặt trong các họ:

-Tất cả các vi khuẩn này có hai coenzyne đặc thù: + Coenzyme M (2 mercaptoethan – sulfonic – acid) + Coenzyme F420 (Một loại flavin mononucleotide)

Hai coenzyme này đều là reductase, nghĩa là chúng tải electron từ những chất cho electron đến một chất khác để khử hòa chất đó Điều đặc biệt là cho tới nay người ta chỉ tìm thấy hai coenzyme này có ở nhóm vi khuẩn sinh khí methane mà không thấy ở nhóm khác (Trần Văn Du – 1984)

Các vi sinh vật sinh methane theo nhiều cơ chế phản ứng khác nhau như sau:

- Methanol

4 CH3OH  3 CH4 + HCO3- + H2O + H+

- Methylamine thủy phân tạo methane

4 CH3NH3+ + 3 H2O  3 CH4 + HCO3- + 4 NH4++ H+

2 (CH3)2NH2+ + 3 H2O  3 CH4 + HCO3- + 2

NH4+ + H+

4 (CH3)3NH+ + 9 H2O  9 CH4 + 3 HCO3- + 6

NH4+ + 3 H+

Acetate

Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khí sinh vật

- Điều kiện kỵ khí tuyệt đối

Tại sao phải

biogas?

Cung cấp năng lượng

Khí đốt sinh học ra đời tạo ra một nguồn chất đốt mới – nguồn chất đốt không truyền thống ở Việt Nam - nó phục vụ nhu cầu nấu nướng, thắp sáng Việc nấu nướng dễ dàng, sạch sẽ hơn, đồng thời tiết kiệm h n ơn.

Hạn chế ô nhiễm môi trường

Các nước phát triển mạnh trên thế giới, nguồn năng lượng và nguồn phân bón dồi dào, cho nên việc ứng dụng kỹ thuật biogas chủ yếu là để giải quyết vấn đề môi trường Ở các nước này thường có dạng hầm ủ theo nhiều kiểu xây dựng khác nhau với dung tích khoảng 1 triệu đến 2 triệu m 3 Chúng hàng ngày tiêu thụ hàng chục tấn phân người, phân gia súc và rác thải từ các thành phố lớn Tiêu biểu ở tiểu bang Florida (Mỹ), Thụy sĩ, Canada, Hà Lan

- Ở châu Á: Trung Quốc và n Ấn ộ có số lượng biogas Độ có số lượng biogas nhiều nhất (Kristoferson and Bokhalders).

Việt sử dụng khí sinh vật ở việt nam được đề cập từ đầu thập niên 70 nhưng mãi đến cuối thập niên

70 mới phát triển mạnh do thiếu hụt năng lượng và hưởng ứng chương trình năng lượng 52 C của nhà nước Lúc đầu khí sinh vật tạo ra chủ yếu ở dạng các hầm ủ và những túi cao su Những năm gần đây túi ủ bằng plastic mới phát triển do đặc điểm giá rẻ, dễ lắp đặt và phù hợp với mô hình nông trại kết hợp

BIOGAS XÂY VÒM CẦU, NẮP CỐ ĐỊNH

HIỆU QUẢ KINH TẾ – XÃ HỘI

- Lợi ích:

+ Vững chắc + Aùp lực gas cao + Tiết kiệm diện tích + Khi hoạt động tốt thì thời gian sống lâu

TÚI Ủ PHÂN LÀM CHẤT ĐỐT

KHẮC PHỤC – KHUYẾN CÁO

1 Khắc phục

* Của kỹ thuật viên:

-   Thay túi chứa phân mới.

-     Vá túi chứa phân bị thủng bằng miếng vá.

* Của nông hộ:

-     Giảm chiều dài túi: bằng cách cắt bỏ phần bị thủng.

-     Lật túi ủ: chuyển bề mặt thành bề đáy.

-     Thay lớp ngoài vào lớp trong khi túi dự trữ bị thủng.

2 Khuyến cáo bảo quản

-      Xây xi măng bảo vệ túi

-      Rào túi chứa phân

-     Cố định túi dự trữ chắc chắn

Chăn nuôi Trồng trọt Môi trường Giá cả

Nhu cầu phân Sản phẩm trồng trọt

Phân bón

Ủ hoặc Biogas

Sản phẩm gia súc

Chất thải

Phân tươi, Mầm bệnh

Các cách xử lý

Phân bón cho trồng trọt và sử dụng phân gia súc

Cân bằng hay không

về Chất thải,

Phân bón, Mùi, Độc tố

Mùi: Phân, Chuồng

Mùi và chất thải từ phân vào đất

Ô nhiễm môi trường, Mầm bệnh

Aûnh hưởng môi trường địa phương và toàn cầu

Giá cho xử lý và

ủ phân

Kết quả sử dụng phân cho trồng trọt

Giá tổng cộng về xử lý phân Cách chăn nuôi và sử dụng phân cho hiệu quả nhất?