Tìm hiểu về công nghệ sản xuất khí sinh học từ chất thải chăn nuôi

Tìm hiểu về công nghệ sản xuất khí sinh học từ chất thải chăn nuôi

ĐẠI HỌC HUẾ PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC HUẾ TẠI QUẢNG TRỊ

Lớp: CNKTMT K1



BÁO CÁO HỌC PHẦN: CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC XỬ LÝ NƯỚC

THẢI

ĐỀ TÀI:TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT KHÍ

SINH HỌC TỪ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

Nhóm 6

MỤC LỤC



I ĐẶT VẤN ĐỀ

II, TỔNG QUAN

2.1) Tình hình chăn nuôi gia súc gia cầm

2.2) Sơ lược đặc điểm chất thải chăn nuôi

2.3) Khả năng gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi

III) CÔNG NGHỆ BIOGAS)

3.1) Giới thiệu về Biogas

3.2 Vai trò của Biogas trong sản xuất và đời sống

3.3 Cơ sở khoa học của quá trình

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

3.5 ) Quy trình sản xuất Biogas

3.6 ) Cấu tạo hầm Biogas

3.7 Làm sạch khi Biogas

3.8 Ứng dụng của công nghệ Biogas

3.9 Một số mô hình làm Biogas trên địa bàn Quảng Trị

IV) TỔNG KẾT

V) TÀI LIỆU THAM KHẢO

I ĐẶT VẤN ĐỀ

- Chăn nuôi ngày càng phát triển kéo theo việc gây ra ô nhiễm cho môi trường, việc xử lý chất thải chăn nuôi đang là vấn đề bức xúc

- Ở Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung đang đứng trước nguy cơ rất lớn về vấn đề thiếu hụt năng lượng như xăng dầu và than đá

- Biogas là khí sinh học và cũng là 1 khái niệm khá quen thuộc với nhiều người tuy nhiên nó cũng là 1 khái niệm khá mới mẻ Giữa biogas và chất thải chăn nuôi có mối quan hệ như thế nào?

Để tìm hiểu và làm rõ vấn đề này chúng tôi tiến hành làm đề tài này

“ Tìm hiểu về công nghệ sản xuất khí sinh học từ chất thải chăn nuôi ”

1987 - 2007

Lượng nước tiểu (kg/ngày)

H 2 O (%)

Nitơ ( %)

P 2 O 5 (%)

K 2 O (%)

Bảng 1.3 Thành phần nguyên tố đa lượng

Nguồn Lê Trinh trích Phạm Thu Thủy (2002)

II, TỔNG QUAN

Tên Ký sinh vật

Lưỡng ký sinh trùng Khả năng gây bệnh

Điều kiện bị diệt

T o ( o C) Thời gian (phút)

Salmella typhl có typhy A - B - Phó thương hàn 55 30

Bảng 1.5 Các loại vi khuẩn có trong phân

Nguồn Lê Trinh trích Phạm Thu Thủy (2002)

50 – 100 ppm

Giảm tăng trọng / ngày :

và thịt

30 ppm

Gây hội chứng viêm phổi

Bảng 1.7: tác hại của Ammonnia đến sức khỏe và năng suất gia súc gia cầm

Nguồn : Hồ Thị Kim Hoa 2003

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.1) Giới thiệu về Biogas

- Biogas (còn gọi là khí đầm lầy), một

sản phẩm bao gồm hỗn hợp khi sinh

ra của quá trình phân hủy yếm khí các

chất hữu cơ dưới tác dụng của các vi

khuẩn yếm khí

- Nguyên liệu cho quá trình sản xuất

biogas thường là phân người, phân

gia súc, bùn, phế phẩm nông nghiệp

- Methane có nhiệt trị cao (gần 9.000

kcal/ ) Do đó, nhiệt trị của biogas

khoảng 4.500 – 6.000 kcal/ , tùy

thuộc vào phần trăm của methane

hiện diện trong biogas

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.2 Vai trò của Biogas trong sản xuất và đời sống

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

Bảng 1.8 - Tiềm năng kỹ thuật sản xuất KSH từ phân động vật

Theo báo cáo của các đề tài nghiên cứu về máy phát điện chạy bằng KSH cho thấy thì các động cơ được cải tạo hiện tại tiêu thụ khoảng 0,45m3/giờ cho 1 mã lực hay 0,62 tới 0,7m3 giờ cho 1 kW Như vậy với lượng khí sản xuất hàng năm như bảng 1.8 có thể dùng để sản xuất điện với lượng điện năng vào khoảng 3,5 triệu MWh/năm

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.3 Cơ sở khoa học của quá trình

- Là một quá trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều phản ứng và cuối cùng tạo khí CH4 và CO2

- Quá trình này được thực hiện theo nguyên tắc phân hủy kỵ khí.Dưới tác dụng của các vi sinh vật yếm khi và trải qua 3 giai đoạn

- Giai đoạn I (thủy phân)

- Giai đoạn II (sinh acid)

- Giai đoạn III (sinh methan)

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

* Giai đoạn I (thủy phân)

Chất hữu cơ phức tạp: (PROTEIN, A.AMIN, LIPID)

Vi khuẩn

Closdium bipiclobacterium, Bacillus

gram âm không sinh bào tử, staphilococcus

Chất hữu cơ đơn giản (ALBUMOZ PEPIT,GLYXERIN, A.BÉO)

II) NỘI DUNG

* Giai đoạn II (sinh 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

II) NỘI DUNG

* Giai đoạn III (hình thành khí methan)

Sản phẩm của pha acid là nguyên liệu để phân huỷ ở giai đoạn này, tạo ra hỗn hợp khí:

CH4, CO2, H2S, N2, H2, và muối khoáng (pH của môi trường chuyển sang kiềm)

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

lớn có cơ khi hóa va tự động hóa thực hiện ở 550C

phát triển)

7/1

Đặc tinh của nguyên liệu

sản lượng khi thu được cao

xúc cơ chất

3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.5 ) Quy trình sản xuất Biogas

- Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu: chọn lọc và xử lý nguyên liệu phù hợp với yêu cầu sau: giàu xenluloza, ít lignin, NH4 ban đầu khoảng 2000mg/1, tỷ lệ C/N từ 20-30, hòa tan trong nước (hàm lược chất khô 9-9,4% với chất tan dễ tiêu khoảng 7%)

- Giai đoạn lên men: lên men theo mẻ, bán liên tục hoặc liên tục

- Giai đoạn sau lên men: thu và làm sạch khí

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.6 ) Cấu tạo hầm Biogas

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

Gây men chất hữu cơ theo mẻ

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.6.1 Hầm ủ nắp trôi nổi (Ấn Độ)

- Loại hầm ủ này rất phổ biến ở Ấn Độ, còn gọi là hầm ủ kiểu KVIC

- Gồm có một phần hầm hình trụ xây dựng bằng gạch hoặc bêtông lưới thép và một chuông chứa khí trôi nổi trên mặt của hầm ủ Chuông chứa khí thường được làm bằng thép tấm, bêtông lưới thép, bêtông cốt tre, chất dẻo hoặc sợi thủy tinh

- Bị ảnh hưởng bởi các nhân tố môi trường như nhiệt độ (nắp hầm ủ dể bị ăn mòn hoặc bị lão hóa)

- Áp suất khí thấp do đó bất tiện trong việc thắp sáng, đun nấu

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.6.2 Hầm ủ nắp vòm cố định (Trung Quốc)

- Loại hầm này có hầm chứa khí được xây dựng trên phần ủ phân Hầm ủ có dạng bán cầu được chôn hoàn toàn dưới đất để tiết kiệm diện tích và

ổn định nhiệt độ Phần chứa khí được tô bằng nhiều lớp vữa để bảo đảm yêu cầu kín khí Ở phần trên có một nắp đậy được hàn kín bằng đất sét, phần nắp này giúp cho thao tác làm sạch hầm ủ khi các chất rắn lắng đầy hầm

- Ở các nước thuộc khu vực nhiệt đới, năng suất khí của các hầm ủ này đạt được từ 0,3-0,4

- Giá thành rất thấp

- Áp lực khí đạt khoảng 1000 mmHg nên ngoài phục vụ đun nấu còn thắp sáng và dùng để đốt cháy động cơ

- Nhược điểm là phần chứa khí rất khó xây dựng

và bảo đảm độ kín khí do đó hiệu suất của hầm

ủ thấp

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

- Nguyên lý hoạt động: Các chất thải sau quá trình phân hủy sẽ tạo khí, chúng bị đẩy dần về phía cuối túi gas và chảy ra hố chứa ở dạng bùn loãng, Ưu điểm

- Đào vị trí nông, thích hợp với vùng có nước ngầm cao

- Việc lắp đặt hệ thống vận hành đơn giản

- Chi phí thấp

- Màng mỏng nên có thể tăng năng suất khi mặt trời chiếu sáng

Nhược

- Dễ bị hư hỏng và việc sửa chữa khó khăn

- Cần phải sửa chữa thường xuyên và có biện pháp bảo vệ

- Áp suất khí thấp, không thích hợp chiếu sáng

- Đòi hỏi diện tích bề mặt lớn

- Nhạy cảm với biến đổi thời tiết

- Tuổi thọ thấp nhất là khi bị nắng trực tiếp (2 năm)

3.6.3 Hầm ủ kiểu túi

II.)NỘI DUNG

- Kết hợp giữa mô hình hầm xây có vòm cuốn của Trung Quốc, mô hình túi ủ Biogas bằng chất dẻo Colombia và mô hình bể phốt tự hoại

* Ưu điểm biogas cải tiến VACVINA

- Xây dựng đơn giản và dễ dàng

- Nắp hầm có thể tận dụng làm nền chuồng, giảm diện tích

- Chất thải từ hố xí cũng được đưa luôn vào bể này Do đó không cần đầu tư xây dựng hố xí tự hoại

- Giá thành rẻ hơn nhiều (55% với hầm nắp vòm cùng thể tích)

3.6.4 Mô hình biogas cải tiến VACVINA

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

Chúng ta nên loại bỏ CO2 và H2S để đạt hiệu

quả cao và giảm độ ăn mòn thiết bị do H2S

- Vì CO2 có thể hòa tan trong nước do đó việc

sục Biogas qua nước được coi là phương pháp

đơn giản nhất để loại CO2 Ngoài ra CO2 còn

có thể bị hấp thu bởi những dung dịch kiềm, do

Ca(OH)2 + CO2 > CaCO3 + H2O

- 1 kg vôi nung hòa tan trong 1m3 nước đủ để

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

NaCO3 ở pt (q) có thể dùng để loại H2S trong Biogas qua phản ứng sau:

H2S + Na2CO3 -> NaHS + NaHCO3

Một cách đơn giản khác là cho Biogas đi qua mạt sắt trộn lẫn với dăm bào Phản ứng loại H2S như sau:

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.8 Ứng dụng của công nghệ Biogas:

3.8.1 Quy mô hộ gia đình

III CÔNG NGHỆ BIOGAS

3.8.2 Quy mô công nghiệp

IV TỔNG KẾT

- Hệ thống biogas tạo khí sinh học là một phương phapps rất cần thiết và hợp lý.Nó góp phần phát triển nông thôn qua việc sử dụng khí sinh học, xử lý chất thải chăn nuôi, cung cấp năng lượng sạch và rẻ tiền cho bà con nông dân, tạo them công ăn việc làm ở nông thôn nhằm góp phần nâng cao kinh tế gia đình

và giảm thiểu sử dụng nguyên liệu hóa thạch, giảm hiện tượng phá rừng và giảm phát thải khí nhà kính

- Tuy nhiên để phát triển rộng rãi mô hình biogas trong chăn nuôi ở các hộ gia đình vùng chăn nuôi cần có những tuyên truyền hướng dẫn cụ thể tới người dân

- Do vậy một mặt chúng ta cần phải phát triển hơn nữa công nghệ xử lý chất thải với biogas, mặt khác cần có những biện pháp khắc phục những hạn chế của Biogas để phát huy tối đa ứng dụng của nó

V) TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Giáo trình Tài nguyên MT và phát triển bền vững- TS Ngô Trung Sơn

- Lê Huy Bá, Vũ Chí Hiếu, Võ Đình Long – Tài nguyên môi trường và phát triển bền vững

- Một số tài liệu trên internet và tạp chí khoa học

 www.biogas.org.vn

 http://www.youtube.com/playlist?list=PL8FBC470AF1ADAB6F

 www.hanhtrinhxanh.vn

THE END