ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH KHÍ SINH học của PHÂN bò phối trộn với bèo tai tượng trong mẻ ủ yếm khí bán liên tục

TÓM TẮT Đề tài “Đánh giá khả năng sinh khí sinh học của phân bò phối trộn với bèo tai tượng trong mẻ ủ yếm khí bán liên tục” được thực hiện trong phòng thí nghiệm với ba tỉ lệ phối trộn

Ý KIẾN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Cần Thơ, ngày …tháng… năm…

Cán bộ hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến gia đình tạo điều kiện cho tôi đi học và

động viên trong quá trình thực hiện luận văn

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy, Cô bộ môn Kỹ Thuật Môi

Trường, Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên- Đại Học Cần Thơ đã

hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu của mình

Xin chân thành gửi lời cảm ơn Thầy Nguyễn Võ Châu Ngân, Thầy Kim

Lavane, Thầy Nguyễn Trường Thành, Cô Nguyễn Thị Thu Vân và chị Nguyễn Lệ

Phương đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến sâu sắc trong suốt

đề tài làm luận văn

Xin cảm ơn đến chị Nguyễn Thị Thùy, nghiên cứu viên của dự án DANIDA

đã hỗ trợ, tận tình giúp đỡ để tiến hành thí nghiệm được thuận lợi hơn

Sau cùng gửi lời cảm ơn đến lớp Kỹ Thuật Môi Trường 38 đã giúp đỡ trong

suốt quá trình thực hiện đề tài

Sau cùng chúc mọi người sức khỏe và luôn luôn thành công trong cuộc sống

cũng như công việc

TÓM TẮT

Đề tài “Đánh giá khả năng sinh khí sinh học của phân bò phối trộn với bèo tai tượng trong mẻ ủ yếm khí bán liên tục” được thực hiện trong phòng thí nghiệm với ba tỉ lệ phối trộn 100% phân bò (PB), 100% bèo tai tượng (BTT) và 50% bèo tai tượng + 50% phân bò nhằm so sánh hiệu quả ủ yếm khí 1 cấp và ủ yếm khí 2 cấp đến khả năng sinh khí và thành phần khí sinh học trong hai mô hình Trong thí nghiệm các nghiệm thức bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với ba lần lặp lại Trong 63 ngày ủ thì cho thấy NT1 (100% PB 1 cấp), NT2 (100%PB 2 cấp) không có khả năng sinh khí Sau

63 ngày lượng khí sinh ra hằng ngày NT1 (100%PB1 cấp) cao nhất 2,01 (L biogas) và thấp nhất 1,325 (L biogas), NT2 (100%PB2 cấp) cao nhất 1,775 (L biogas) và thấp nhất là 1,07 (L biogas) Lượng khí sinh ra hằng ngày NT3 (50P%B+50%BTT1 cấp) cao nhất 7,53 (L biogas) và thấp nhất là 2,53 (L biogas), NT4 (50P%B+50%BTT2

cấp) cao nhất là 8,03 (L biogas) và thấp nhất 2,66 (L biogas), NT5 (100%BTT1 cấp) lượng khí sinh ra hằng này cao nhất 12,7(L biogas) và thấp nhất là 5,23 (L biogas), NT6 (100%BTT2 cấp) cao nhất là 12,94 (L biogas) và thấp nhất 5,72 (L biogas) Thí nghiệm 2 cấp có lượng khí sinh ra hằng ngày cao hơn so với lượng khí ở thí nghiệm

1 cấp nhưng có sự khác biệt (không ý nghĩa 5%)

Thí nghiệm105 ngày ủ cho thấy thể tích khí cộng dồn NT3 (50%PB+50%BTT1 cấp)

là 170,31 L biogas, NT4 (50%PB+50%BTT 2 cấp) là 178,10 (L biogas), NT5 (100%BTT1 cấp) là 329,54 L biogas, NT6 (100% BTT2 cấp) là 329,54 L biogas Qua quá trình ủ 105 ngày các nghiệm thức có tổng thể tích cộng dồn ủ 2 cấp cao hơn so với 1 cấp nhưng vẫn có sự khác biệt với (không ý nghĩa 5%)

Nồng độ khí metan qua các nghiệm thức cho thấy trong 15 ngày đầu thì khí metan thấp (<25%) Nhưng sau 31 ngày thì khí metan tăng lên rõ rệt và bắt đầu ổn định dao động từ 42%-52% trong suốt quá trình ủ Các yếu tố môi trường trong bình ủ như giá trị pH, nhiệt độ được theo dõi hằng ngày đều nằm trong khoảng thích hợp Các chỉ tiêu COD, TKN, TP, tổng Coliform được phân tích theo chu kì 21 ngày và cho thấy các chỉ tiêu phân tích của nghiệm thức 2 cấp thấp hơn nghiệm thức 1 cấp cùng nguyên liệu

Từ khóa : biogas, 1 cấp, 2 cấp, bèo tai tượng, phân bò, ủ yếm khí bán liên tục

LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của chúng tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào khác

Ngày……tháng ……năm…

Thạch Hải Nguyễn Văn Liêm

MỤC LỤC

Ý KIẾN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

CẢM ƠN LỜI ii

TÓM TẮT iii

LỜI CAM KẾT iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 9

1.1 Đặt vấn đề 9

1.2 Mục tiêu của đề tài 9

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 9

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 10

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11

2.1 Khí sinh học 11

.2.3 Cơ chế của quá trình phân hủy yếm khí sinh metan 11

2.3.1 Phân giải cellulose 12

2.3.2 Phân giải lignin 12

2.3.3 Quá trình phân hủy yếm khí chia làm 3 giai đoạn 12

2.4 Quá trình lên men yếm một giai đoạn và hai giai đoạn 14

2.5 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình lên men yếm khí 15

2.5.1 Tỷ lệ cacbon và nitơ của nguyên liệu 15

2.5.2 Nhiệt độ 16

2.5.3 Thời gian lưu 16

2.5.4 pH và độ kiềm 9

2.5.5 Hàm lượng chất khô 17

2.5.6 Khuấy trộn 18

2.5.7 Tiền xử lý 18

2.5.8 Các nguyên tố vi lượng 18

2.6 Các kiểu nạp nguyên liệu 19

2.6.1 Nạp theo mẻ 19

2.6.2 Nạp liên tục 20

2.6.3 Nạp bán liên tục 20

2.7 Sơ lược về phân bò 20

2.7.1 Thực trạng chăn nuôi bò ở ĐBSCL 20

2.7.2 Khả năng sinh khí của phân bò 21

2.7 Bèo tai tượng 21

2.7.1 Nguồn gốc 21

2.7.2 Đặc điểm sinh trưởng 21

2.7.3 Thành phần hóa học trong bèo tai tượng 22

2.7.4 Các nghiên cứu trong nước 22

2.8 Nghiên cứu ngoài nước 24

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN 25

3.1 Phương pháp nghiên cứu 25

3.1.1 Nguyên vật liệu thí nghiệm 25

3.1.2 Bố trí thí nghiệm 25

3.1.3 Mô hình thí nghiệm 25

3.2.4 Cách tính toán nguyên liệu nạp 26

3.2.5 Phương pháp thực hiện 28

3.2.6 Phương pháp thu mẫu và phân tích mẫu 28

a Các chỉ tiêu theo dõi 28

b Phương pháp thu mẫu 28

c Phương pháp phân tích mẫu 29

3.2.7 Phương pháp xử lý số liệu 30

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

4 1 Các thông số đầu vào của quá trình ủ 31

4.2 Kết quả của quá trình ủ yếm khí 32

4.2.1 Giá trị pH 32

4.2.2 Nhiệt độ 34

4.2.3 Độ kiềm 36

4.3 Khả năng sinh khí của quá trình ủ yếm khí vận hành theo kiểu bán liên tục 37

4.3.1 Thể tích khí sinh học 37

4.3.2 Thành phần khí CH 4 trong quá trình ủ yếm khí vận hành bán liên tục 38

4.3.3 Nồng độ khí CH 4 , CO 2 và các khí khác trong suốt quá trình ủ yếm khí bán liên tục 39

4.3.4 Tổng khí sinh học cộng dồn của các nghiệm thức 40

4.4 Đặc tính nước thải đầu của quá trình ủ yếm khí qua các giai đoạn 41

4.4.1 Hàm lượng COD 41

4.4.2 Hàm lượng TKN 42

4.4.3 Hàm lượng TP 43

4.4.4 Tổng Coliform 44

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45

5.1 Kết luận 45

5.2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤC LỤC 1 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 50 PHỤC LỤC 2 SO SÁNH TRONG CÙNG 1 THÍ NGHIỆM 56

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần khí sinh học 11

Bảng 2.2 Tỉ lệ C/N của một vài nguyên liệu hữu cơ 15

Bảng 2.3 Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của nhóm vi khuẩn sinh khí mêtan 16

Bảng 2.4 Điều kiện thuận lợi hình thành khí metan 17

Bảng 2.5 Ngưỡng ức chế của các chất khác nhau 19

Bảng 2.6 Nồng độ kích thích và ức chế của các cation kiềm và kiềm thổ 19

Bảng 2.7 Năng suất sinh khí của một số loại phân động vật 21

Bảng 2.8 Tỉ lệ phần trăm thành phần hóa học của bèo tai tượng 22

Bảng 2.9 Thành phần của bèo tai tượng 22

Bảng 2.10 Tổng lượng khí sinh ra trong thí nghiệm 22

Bảng 2.11 Thành phần các khí sinh học ở ba nghiệm thức trong thí nghiệm 23

Bảng 3.1 Khối lượng các nguyên liệu nạp cho từng nghiệm thức 28

Bảng 3.2 Phương pháp và phương tiện phân tích 29

Bảng 4.1 Đặc điểm hóa học của nguyên liệu nạp 63 ngày 31

Bảng 4.2 Đặc liệu nạp sau 63 ngày điểm hóa học của nguyên 31 Bảng 4.3 Tổng coliform (MPN/100mL) đầu ra của nghiệm thức qua các giai đoạn 44

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Quá trình chuyển đổi sinh khí metan (Chandra et al ,2012) 13

Hình 2.2 Quy trình ủ yếm khí 1 giai đoạn (Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt, 2009) 14

Hình 2.3 Quy trình ủ yếm khí 2 giai đoạn (Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt, 2009) 14

Hình 2.4 Quy trình tiền xử lý sinh khối Lignocellulose (Chandraa et al ,2012) 18

Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm ủ 1 cấp (A) ủ 2 cấp (B) 26

Hình 4.1 Giá trị pH đầu vào (A) và đầu ra (B) của các nghiệm thức qua các giai đoạn 32

Hình 4.2 Giá trị pH chữ T của các nghiệm thức qua các giai đoạn 33

Hình 4.3 Giá trị nhiệt độ đầu vào (A) và đầu ra (B) của các nghiệm thức qua các giai đoạn 34

Hình 4.4 Giá trị nhiệt độ chữ T của các nghiệm thức 2 cấp qua các giai đoạn 35

Hình 4.5 Độ kiềm trong hỗn hợp đầu ra qua các giai đoạn 36

Hình 4.6 Thể tích khí sinh học sinh ra hằng ngày 37

Hình 4.7 Thành phần khí CH4 của các nghiệm thức qua các giai đoạn 38

Hình 4.8 Nồng độ khí CH4, CO2 và các khí khác của các nghiệm thức qua các giai đoạn 39

Hình 4.9 Thể tích cộng dồn của các nghiệm thức qua các giai đoạn 40

Hình 4.10 Hàm lượng COD đầu ra của các nghiệm thức qua các giai đoạn 41

Hình 4.11 Hàm lượng TKN của các nghiệm thức qua các giai đoạn 42

Hình 4.12 Hàm lượng TP của các nghiệm thức qua các giai đoạn 43

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) chủ yếu phát triển nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và chăn nuôi Trong đó, ngành chăn nuôi đóng vai trò quan trọng đối với phát triển kinh tế ở ĐBSCL, góp phần tăng thu nhập cho người dân nói chung và chăn nuôi bò nói riêng

Theo báo cáo của Tổng Cục Thống kê (2015) chăn nuôi bò đã phát triển mạnh trong những năm gần đây, cả nước có 5,3 triệu con bò, tăng 2,7%; đàn bò sữa tiếp tục phát triển đạt 253,7 nghìn con tăng 53,2 nghìn con ( tăng 26%) so với cùng kỳ năm trước Song song đó một lượng chất thải từ các trang trại chăn nuôi bò được thải vào môi trường chất thải chưa qua xử lý thải ra ngoài kênh, rạch…đã và đang ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường nước mặt gây ra mùi hôi thối chứa nhiều mầm bệnh

có khả năng lây lan trong môi trường (Bùi Thị Nga và ctv, 2013; Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv, 2012) Chất thải chăn nuôi bò chứa thành phần chất rắn hữu cơ bao

gồm lipid, carbohydrate, protein và các chất dinh dưỡng khác (Nguyễn Văn Thu, 2010) Các chất dinh dưỡng này có thể cải tạo đất, cung cấp dưỡng chất cho cây trồng Đồng thời các chất hữu cơ trong phân bò có khả năng tạo ra khí sinh học

(Nguyễn Hữu Chiếm và ctv, 2013; Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv, 2011; Ukpai và Nnabuchi, 2012; Felix et al., 2010)

Với điều kiện khí hậu nóng ẩm gió mùa, hệ thống sông ngòi chằng chịt là điều kiện thuận lợi cho các thực vật thủy sinh phát triển đặc biệt là bèo tai tượng Bèo tai tượng có hàm lượng cacbon khoảng 40% thích hợp cho sự phối trộn với phân bò tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ nhằm tăng năng suất sinh khí mê tan để phục vụ cho nhu cầu năng lượng của người dân ( Bùi Thị

Nga và ctv, 2013; Trương Minh Châu và Võ Văn Đủ, 2014)

Do việc chỉ sử dụng phân bò để làm nguyên liệu nạp đem lại hiệu quả không cao nên có nhiều nghiên cứu kết hợp phân bò với các nguyên liệu thực vật để nâng cao hiệu quả sinh khí Đã có đề tài nghiên cứu trong phòng thí nghiệm phối trộn phân

bò với thực vật thủy sinh vận hành theo mẻ, nhưng trên thực tế các hầm ủ, túi ủ

được vận hành theo kiểu bán liên tục Từ những lý do trên, đề tài “ Đánh giá khả

năng sinh khí sinh học của phân bò phối trộn với bèo tai tượng trong mẻ ủ yếm khí bán liên tục” được thực hiện.

1.2 Mục tiêu của đề tài

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Khí sinh học

Khí sinh học là nguồn năng lượng tái tạo từ chất thải gia súc và con người, sản phẩm bay hơi của quá trình lên men kỵ khí phân giải các chất hữu cơ (Ngô Kế

Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997; Nguyễn Văn Thu, 2010 từ Agriculture

information, 2009) Khí sinh học bao gồm 60-75% là khí mêtan, còn lại chủ yếu là

CO2, ngoài ra có một ít là các loại khí khác như CO, NO, H2…(Nguyễn Thị Kim

Hesse, 1981, trích FAO,

2.2 Vai trò của công nghệ khí sinh học

Vai trò của khí sinh học là:

o Tạo năng lượng đốt, hạn chế phá rừng

o Xử lý tốt các yếu tố gieo rắc mầm bệnh trong phân vì bước thải sau biogas, giảm mùi hôi, ít ruồi nhặng đeo bám, đặt biệt là ký sinh trùng và các mầm bệnh lây lan bị tiêu diệt đáng kể góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường

o Nước thải sau khi qua túi ủ biogas có thể sử dụng dễ dàng và tăng hiệu quả trong mô hình V.A.C.B: làm thức ăn cho gia súc, gia cầm

o Mùn bã của túi ủ cung cấp nguồn phân hữu cơ sinh học, giảm sử dụng phân hóa học, qua đó giúp cải tạo đất, nâng cao năng suất cây trồng

2.3 Cơ chế của quá trình phân hủy yếm khí sinh metan

2.3.1 Phân giải cellulose

Theo Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997), hệ sinh vật phân giải cellulose

khá phong phú, nấm và xạ khuẩn đặc biệt những sinh vật (Clostridium

thermocellum, Clostridium omelianskii, Ruminococcus flavefeciens, bacteroides succinogenes…)

2.3.2 Phân giải lignin

Hệ thống enzym phân hủy lignin theo cùng một kiểu trong nấm đảm dựa trên nền tảng của cơ chế phá vỡ mạch polymer bằng các gốc phản ứng mạch có thể coi như

là một cơ chế lý tưởng cho sự phân hủy sinh học các hợp chất ô nhiễm hữu cơ trong môi trường (Fernado và Aust, 1990)

Theo Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997) cho rằng lignin chiếm 20-30% trong gỗ, chiếm 10-20% đối với cỏ Lignin là loại đa phân tử rất phức tạp chiếm khoảng 69%C, 7%H và 24%O

Sự phân hủy lignin nhanh nhất và phổ biến nhất là nấm các nấm phân hủy các

thành phần gỗ là: nấm mục trắng (Actinomyces và nấm bất toàn), nấm mục nâu (Basidonycetes) và nấm mục mềm (Basidiomycetes)

2.3.3 Quá trình phân hủy yếm khí chia làm 3 giai đoạn

Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2015) theo cơ chế quá trình phân

hủy metan gồm các giai đoạn

(Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2015)

o Giai đoạn 1: Thủy phân và lên men các chất hữu cơ cao phân tử

Các phản ứng thủy phân trong giai đoạn này biến đổi các protein thành các a-xít amin, cacbohydrate thành các đường đơn, chất béo thành các a-xít béo chuỗi dài

Tuy nhiên , các chất hữu cơ như cellulose, lignin rất khó phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản, đây là giới hạn của quá trình phân hủy yếm khí Bởi vì lúc đó các

vi khuẩn ở giai đoạn 1 sẽ hoạt động chậm hơn các vi khuẩn ở giai đoạn 2 và 3, do

đó tốc độ hoạt động của vi khuẩn ở giai đoạn 1 sẽ quyết định hiệu quả tổng thể của quá trình: còn nếu các chất hữu cơ đầu vào là các hợp chất dễ phân hủy thì tốc độ hoạt động của vi khuẩn giai đoạn 3 (vi khuẩn mê-tan) sẽ quyết định hiệu quả tổng thể cúa quá trình Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào nguyên liệu nạp,mật độ vi khuẩn trong hầm và các yếu tố môi trường như là pH và nhiệt độ

o Giai đoạn 2 : Giai đoạn sinh axit và khí hydrô

Các chất hữu cơ đơn giản sản xuất ở giai đoạn 1 sẽ được nhóm vi khuẩn Acedogenic chuyển hóa thành a-xít-a-xê-tíc , H2 và CO2 Tỉ lệ của các sản phẩm này phụ thuộc vào hệ sinh vật trong hầm ủ và các điều kiện môi trường

o Giai đoạn 3: Giai đoạn sinh khí mê-tan

Các sản phẩm của giai đoạn 2 sẽ được chuyển đổi thành mê-tan và các sản phẩm khác bởi nhóm vi sinh vật mê tan Vi khuẩn mê tan là những vi khuẩn yếm khí bắt buộc, có tốc độ sinh trưởng chậm hơn các vi khuẩn ở giai đoạn 1 và giai đoạn 2 Các vi khuẩn mê tan sử dụng acid acetic, methanol, CO2 và H2 để sản xuất mê-tan, trong đó acid acetic là nguyên liệu chính với từ 70% mê tan được sản sinh ra từ đó Phần mê tan còn lại được sản xuất từ CO2 và H2, một ít được sinh ra từ a-xit formic nhưng phần này không quan trọng, vì các sản phẩm này chiếm số lượng ít trong quá trình lên men yếm khí (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2015)

Hình 2.1 Quá trình chuyển đổi sinh khí metan (Chandra et al ,2012)

Các vi khuẩn tham gia trong quá trình yếm khí được chia làm 04 nhóm chính :

o Nhóm 1 : nhóm vi khuẩn thủy phân và lên men (hydrolytic và fermentative bacteria)

o Nhóm 2 : nhóm vi khuẩn tạo a-xít-a-xê-tíc và khí H2 (acetate và H 2 - producing bacteria)

o Nhóm 3 : nhóm vi khuẩn sử dụng a-xít để tạo khí mê- tan (acetoclastic

bacteria)

o Nhóm 4 : nhóm vi khuẩn sử dụng hydro để tạo khí mê-tan

2.4 Quá trình lên men yếm một giai đoạn và hai giai đoạn

Quá trình này diễn ra trong hầm ủ có bộ phận cơ giới khuấy trộn, gia nhiệt, thu hồi khí, cho thêm bùn và hút bùn (Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt, 2009)

Hình 2.2 Quy trình ủ yếm khí 1 giai đoạn (Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt,

2009)

Hình 2.3 Quy trình ủ yếm khí 2 giai đoạn (Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt,

2009)

Các chất hữu cơ được phân hủy trong hai bể hoạt động nối tiếp nhau trong quy trình lên men yếm khí 2 cấp Bể phản ứng có thể nhận tải nạp cao hơn hay vận hành trong thời gian lưu ngắn so với 1 giai đoạn (Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt, 2009)

2.5 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến quá trình lên men yếm khí

2.5.1 Tỷ lệ cacbon và nitơ của nguyên liệu

Theo Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997) cho rằng tốc độ tiêu thụ C nhanh hơn N khoảng 30 lần, do đó phân rã kỵ khí tốt nhất khi nguyên liệu nạp có tỷ lệ C/N

là 30/1 N là lượng đạm tổng số, C là lượng cacbon tổng số không kể của lignin Hàm lượng C và N trong mỗi loại nguyên liệu dao động rất mạnh tùy thuộc vào nguồn gốc, thời gian sinh trưởng của thực vật và động vật

Theo Nguyễn Quang Khải (2002) các chỉ tiêu để đánh giá khả năng phân hủy là tỷ

lệ giữa trọng lượng cacbon và nitơ Vi khuẩn tiêu thụ cacbon nhiều hơn nitơ là 30 lần Vì vậy, tỷ lệ C/N tối ưu của nguyên liệu nạp là 30

Bảng 2.2 Tỉ lệ C/N của một vài nguyên liệu hữu cơ

Nguyên liệu C/N Tác giả

18 30,27 6-20

FAO,1996 Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt, 2009 Trương Minh Châu và Võ Văn Đủ, 2014 Fabien Monnet, 2003

128 – 150

FAO,1996 Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt, 2009 Bèo tai tượng 24,1

Hiệu suất tốt nhất của kỵ khí của hầm ủ về năng suất biogas thu đượcvới một C/N

tỷ lệ bằng 25/1 (Zitomer et al., 2008)

Một nghiên cứu để xác định tỷ lệ tối ưu đã được thực hiện bởi Li et al, sử dụng các

nghiên cứu thân cây ngô để phân hủy phân gia súc tại bốn tỷ lệ pha trộn (phân VS/ thân cây ngô VS = 1/1, 1/2, 1/3 và 1/4) Các tác giả cho một giá trị tối ưu của C/N

tỷ lệ để sản xuất khí sinh học phát triển quá trình khi các phân tỷ lệ VS/cuống ngô

VS là bằng 1/3 (Li et al., 2008) C/N cao thì quá trình phân hủy yếm khí bị ngưng

trệ, C/N thấp thì tích lũy nhiều ammoniac gây độc cho vi khuẩn (Nguyễn Như Ngọc

và ctv, 2013)

2.5.2 Nhiệt độ

Theo Nguyễn Quang Khải (2002) nhiệt độ thích hợp nhất đối với vi khuẩn metan là: 30-400C Nếu nhiệt độ xuống thấp nhất 100C thì quá trình phân hủy sẽ ngừng lại Đồng thời Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) cho rằng hệ thống phân hủy yếm khí được vận hành 2 biên độ nhiệt:

20- 400C, tiêu biểu là 350C: nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưu ấm 50-650C, tiêu biểu là 550C: nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưu nhiệt Tốc độ sinh khí sẽ giảm khi nhiệt độ trong khoảng 40-450C, vì khoảng nhiệt độ này không thích hợp cho cả hai loại vi khuẩn ưa ấm và ưa nhiệt

Bảng 2.3 Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của nhóm vi khuẩn sinh khí mêtan

(Nguồn: Greradi, 2003 Trích Nguyễn Võ Châu Ngân và Lê Hoàng Việt, 2015)

Pramod et al (2012) nghiên cứu cho thấy khí metan tại thời điểm 52,50C là khoảng 70%, trong khi ở thời điểm 370C khoảng 55%, còn 250C thì không thể xác định được khí metan

2.5.3 Thời gian lưu

Theo Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997), thời gian lưu phụ thuộc vào nguyên liệu nạp thường thời gian lưu nằm trong khoảng 30-60 ngày

Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2015) cho rằng thời gian lưu tồn của hỗn hợp ủ còn gọi là thời gian lưu tồn nước HRT HRT của hỗn hợp được tính bằng công thức

Q : lưu lượng nạp cho hầm ủ (m3

/ngày) 2.5.4 pH và độ kiềm

Chuyển hóa các axit hữu cơ dễ bay hơi bởi các vi khuẩn sinh khí metan (CH4) là bước hạn chế tốc độ trong chuỗi các phản ứng sinh học và rằng axit axetic có thể làm đại diện cho tất cả các chất bay hơi khác Acid acetic bị phân ly ở mức độ mạnh tại khoảng pH 6.6-7.4 (Lê Phi Nga, 2014 trích dẫn Graef và Andrews, 1974) Giá trị

pH điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn sinh metan từ 6.5 – 7.5 nếu pH giảm dưới 6.5

thì sản sinh ra nhiều a-xít (Viktor Grilc et al., 2012)

Bảng 2.4 Điều kiện thuận lợi hình thành khí metan

Thermophilic 50 – 58oC

(Nguồn: Chandra et al., 2012)

Các giá trị pH thích hợp cho quá trình ủ yếm khí đã được cho khí methan đã được

tìm thấy là khoảng 7,0 (Huber et al., 1982; Yang và Okos, 1987) Agdag và Sponza

(2007) đã báo cáo phạm vi pH thích hợp (7,0-7,2) trong phản ứng sinh học 50 ngày

của ủ quá trình ủ yếm khí Lee et al (2009b) đã báo cáo rằng methanogenisis trong

một phân hủy yếm khí xảy ra hiệu quả ở pH 6.5- 8.2, trong khi thủy phân và

acidogenesis xảy ra ở pH 5.5 và 6.5, tương ứng (Kim et al., 2003) Từ thí nghiệm

hàng loạt, nó đã chỉ ra rằng khoảng pH thích hợp cho vi khuẩn ưa nhiệt là 6-7 (Park

et al., 2008) Liu et al.,(2008) cho thấy rằng phạm vi thuận lợi nhất của pH để đạt

tối ưu trong sản xuất khí sinh học sản lượng phân hủy yếm khí là 6,5-7,5 Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) cho rằng pH của hỗn hợp nguyên liệu nạp cho hệ thống từ 6-7 sẽ tạo ra môi trường tốt nhất để phân hủy yếm khí, pH tối

ưu cho quá trình thủy phân và acid là 5,5-6,5 Độ kiềm là một yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy yếm khí Độ kiềm nên được duy trì ở khoảng 1500-5000 mg/L

2.5.5 Hàm lượng chất khô

Theo Nguyễn Quang Khải (2002) cho rằng quá trình phân hủy thích hợp khi môi trường có trọng lượng khô thích hợp Theo Nguyễn Văn Thu (2010) nghiên cứu năng suất sinh khí metan sinh ra tại thời điểm 80 ngày thì tương đương báo cáo của Mahnert (2005) là 0,20-0,35m3/ kg ODMphân hủy

Năng suất sinh gas và nồng độ metan chứa trong phân heo tại thời điểm 10-20 ngày cuối với nhiệt độ 300C tương ứng là 0,34-0,55 m3/kg ODMphân hủy và 65-75% (Nguyễn Văn Thu, 2010 trích từ Kossmann, 2007)

Năng suất sinh khí metan trong thí nghiệm thì tương đương nghiên cứu của Sonkasiri (2004) từ phân heo của Thái Lan là 0,217 m3/kg ODMphân hủy

2.5.6 Khuấy trộn

Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2015) cho rằng điều kiện cho các

vi sinh vật tiếp xúc với các chất hữu cơ làm tăng nhanh quá trình sinh khí và giảm thiểu sự lắng đọng các chất rắn xuống đáy hầm và tạo bọt và váng trên hầm ủ

2.5.7 Tiền xử lý

Sự có mặt của lignin trong sinh khối hemicellulose sẽ bảo vệ sinh khối sẽ chống lại một vài quá trình sinh học và hóa học như nấm, vi khuẩn và enzyme Chuyển đổi sinh khối khí sinh học cần phải phân cắt lignin và hemicellulose thành các đường đa phân tử, sau đó vi sinh vật có thể sử dụng chuyển hóa thành năng lượng sinh học

(Chandraa et al, 2012)

Hình 2.4 Quy trình tiền xử lý sinh khối Lignocellulose (Chandraa et al ,2012)

Tiền xử lý có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau lý học, hóa học và

sinh học hoặc kết hợp giữa các phương pháp với nhau (Trần Sỹ Nam, 2014)

2.5.8 Các nguyên tố vi lượng

Sự ức chế gây bởi H2S phân tử có mặt trong pha lỏng chứ không phải do hàm lượng Sunlfide (S-2) tổng Nồng độ H2S không bị phân ly này phụ thuộc vào nồng độ sulphate có trong nước thải, pH và cường độ ion Nồng độ H2S phân tử trong pha lỏng bị thay đổi lớn trong khoảng pH mà đã áp dụng để phân hủy yếm khí, nằm

giữa khoảng 6.6 và 7.4 (Lê Phi Nga và ctv, 2014)

Sợi cellulose

Sinh khối

Lignocellulosic

Bảng 2.5 Ngưỡng ức chế của các chất khác nhau

(The biog technology in China, 1989 trích dẫn FAO,1996)

Bảng 2.6 Nồng độ kích thích và ức chế của các cation kiềm và kiềm thổ

(National acdemy of sciences,1997)

2.6 Các kiểu nạp nguyên liệu

2.6.1 Nạp theo mẻ

Theo Nguyễn Quang Khải (2002) cho rằng toàn bộ nguyên liệu nạp một lần sau thời gian phân hủy lấy toàn nguyên liệu phân hủy ra và nạp nguyên liệu khác vào Thời gian mỗi mẻ từ 3-5 hoặc 6 tháng

Theo Huỳnh Văn Thảo (2014) cho rằng toàn bộ nguyên liệu được nạp vào trong hầm ủ 1 lần, cho thêm chất mồi đậy kính lại và quá trình sinh khí sẽ diễn ra trong một thời gian dài cho tới khi nào lượng khí sinh ra giảm thấp tới một mức độ nào

đó Sau đó, toàn bộ chất thải thải của hầm ủ được lấy ra chỉ chừa lại 10 – 20% để làm chất mồi, nguyên liệu mới lại được nạp đầy cho hầm ủ và quá trình ủ tiếp tục Theo phương pháp ủ yếm khí theo mẻ thì lượng khí sinh ra hằng ngày không ổn định nó thường cao trong giai đoạn đầu và giảm dần đến cuối chu kì Thông thường

nguyên liệu để áp dụng cho phương pháp này chủ yếu là nguyên liệu thực vật vì chúng phân hủy theo thời gian dài 3 – 5 tháng

2.6.2 Nạp liên tục

Theo Nguyễn Quang Khải (2002) cho rằng nguyên liệu được nạp vào thường xuyên

và các nguyên liệu phân hủy được lấy ra nhường chỗ cho nguyên liệu mới vào Nguyên liệu và lấy chất thải của hầm ủ ra sẽ được tiến hành một cách liên tục Lượng nguyên liệu nạp được giữ ổn định bằng cách cho chảy vào hầm ủ Phương pháp này thường dùng để xử lý các loại nước thải có hàm lượng chất rắn thấp (Huỳnh Văn Thảo, 2014)

Chất mồi trong phương pháp ủ yếm khí liên tục thường là chất thải được lấy từ hầm

ủ hặc phân gia súc (trong trường hợp nguyên liệu nạp không phải là phân người hay phân gia súc) và hầm ủ sẽ hoạt động ổn định sau 20 – 30 ngày kể từ luc bắt đầu vận hành (phụ thuộc vào nhiệt độ, thể tích hầm ủ, nguyên liệu và lượng chất mồi)

2.6.3 Nạp bán liên tục

Theo Nguyễn Quang Khải (2002) nguyên liệu thực vật nạp theo mẻ còn phân người

và động vật được nạp vào hằng ngày

Nguyên liệu nạp vào cho hầm ủ 1 hoặc 2 lần/ngày và trong thời gian này một lượng chất thải của hầm ủ sẽ được lấy ra Phương pháp ủ này thích hợp khi có nguồn nguyên liệu thường xuyên và liên tục Thể tích của hầm ủ phải thì tổng thể tích khí sản xuất được trên một đơn vị thời gian (Huỳnh Văn Thảo, 2014)

2.7 Sơ lược về phân bò

2.7.1 Thực trạng chăn nuôi bò ở ĐBSCL

Theo Tổng Cục Thống kê (2013) đã cho thấy trong cả nước gần khoảng 5156 nghìn con Trong đó, riêng ở ĐBSCL gần khoảng 643,9 nghìn con chiếm (12,5%) Tình hình nuôi bò đang có xu hướng tăng trở lại, theo thống kê gần đây tháng 2/2015 ước tính đàn bò trong tháng tăng khoảng 1,5% so với cùng kỳ năm 2014 Song song

đó, một lượng chất thải cần phải xử lý trước khi thải ra môi trường

2.7.2 Khả năng sinh khí của phân bò

Bảng 2.6 Năng suất sinh khí của một số loại phân động vật

2.7 Bèo tai tượng

2.7.1 Nguồn gốc

Bèo tai tượng hay còn gọi là bèo ván không có nguồn gốc xác định và phân bố khắp nơi trên thế giới Tuy nhiên, có ý kiến chung cho rằng nó bắt nguồn từ Châu Mỹ và Châu Phi Bèo tai tượng được tìm thấy lần đầu tiên ở nước Úc năm 1946, mặc dù ngày nay nó được tìm thấy với số lượng lớn ở những vùng nhiệt đới trên thế giới (Thái Hồng Cúc, 2013)

2.7.2 Đặc điểm sinh trưởng

Để cho bèo tai tượng tồn tại và phát triển thì môi trường sống phải có nước và khí hậu ôn hòa…Tuy nhiên, nó có thể tồn ở vùng đầm lầy Bèo tai tượng không chịu được nhiệt độ quá lạnh, nhiệt độ tối thiểu cho bèo tồn tại là 150C và nhiệt độ tối đa

là 350C Vùng nhiệt độ tối ưu để bèo tai tượng phát triển là 22-300C (Thái Hồng Cúc, 2013 trích dẫn Lương Nhã Ca, 2005) Bèo tai tượng là loài thủy sinh thực vật sống trôi nổi phân bố rộng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, loài thực vật này rất phổ biến trong các ao hồ, kênh rạch Ấn Độ người ta sử dụng bèo như rau xanh (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2015)

Theo Nguyễn Trúc Linh và ctv (2014) cho rằng bèo tai tượng nuôi trong nước thải

sinh hoạt đô thị khối lượng của bèo tai tượng tăng 310,26g trong 30 ngày và sự gia tăng diện tích khoang khí/ diện tích lát cắt trong rể 5,8% sau 15 ngày

2.7.3 Thành phần hóa học trong bèo tai tượng

Bảng 2.6 Tỉ lệ phần trăm thành phần hóa học của bèo tai tượng

Bảng 2.7 Thành phần của bèo tai tượng

(Khare, 2005 trích Muhammad Azim Khan et al., 2014)

2.7.4 Các nghiên cứu trong nước

Bùi Huy Thông (2012) cho tiến hành thí nghiệm trong túi ủ: 0,5 m x 5 m, túi ủ hoạt động trong 30 ngày, lặp lại thí nghiêm 3 lần ta có bảng như sau:

Bảng 2.8 Tổng lượng khí sinh ra trong thí nghiệm

Thí nghiệm lần 1

Thí nghiệm lần 1

Phân heo

Phân heo trộn bèo tai tượng

(1,5kg phân heo tươi + 8,5kg bèo tai

tượng tươi)

3409,6 L 2228,7 L

6521,3 L 3659,2 L

7362,3 L 3418,5 L

(Bùi Huy Thông, 2012)

Theo Bùi Huy Thông (2012) nghiên cứu cho thấy bèo tai tượng là vật liệu địa phương có thể thay thế phân heo khi lượng phân heo chưa đáp ứng kịp

Theo Thái Hồng Cúc (2013) thí nghiệm cho thấy thành phần khí metan chiếm tỉ lệ cao nhất trong hai lần lặp lại của hai nghiệm thức sử dụng phân heo và bèo tai tượng, nghiệm thức sử dụng phân heo dao động khoảng 56,6 -58,1%, chênh lệch 1,5% Nghiệm thức sử dụng bèo tai tượng trong khoảng dao động 52,7-54,1%, chênh lệch 1,4% Bèo tai tượng là nguyên liệu có thể áp dụng cho quá trình sản xuất khí biogas đối với những nông hộ không có số phân không cung cấp đủ cho túi ủ và cũng có thể áp dụng đối với hộ không chăn nuôi

Theo Nguyễn Thị Như Ngọc và ctv (2013) cho thấy trung bình tổng lượng khí sinh

ra nghiệm thức đối chứng 5764±2082 L, phân heo với bèo tai tượng 3102±766 L nghiệm thức phân heo với lục bình 3358±1293 L

Theo Nguyễn Thị Như Ngọc và ctv (2013) kết quả thí nghiệm cho thấy đo khí CH4

và CO2 chiếm tỉ lệ cao trong hỗn hợp khí và có khuynh hướng gia tăng qua các ngày thu mẫu ở hầu hết 3 nghiệm thức Ngược lại các khí khác (H2S, NH3….) có khuynh hướng giảm theo thời gian Trung bình khí CH4 dao động ở các nghiệm thức là 39-50%, CO2 là 34-39%; các khí khác 16-21%

Bảng 2.9 Thành phần các khí sinh học ở ba nghiệm thức trong thí nghiệm

Theo Nguyễn Thị Như Ngọc và ctv (2013) cho thấy sử dụng bèo tai tượng là nguồn

vật liệu sẵn có và dễ tìm thay thế một phần phân heo giúp duy trì hoạt động túi ủ biogas khi phân heo không đủ để cung cấp Đồng thời một nhóm biogas nghiên cứu trước đây của Trương Minh Châu và Võ Văn Đủ (2014) nghiên cứu trước đây cho thấy năng sinh khí của các nghiệm thức phối trộn đều cao hơn phân bò Nghiệm thức 100% phân bò 195,572L biogas/kgVS, 100% bèo tai tượng 570,455 Lbiogas/KgVS, 75%phân bò + 25 %bèo tai tượng 225,13 Lbiogas/kgVS, 50%phân

bò +50%bèo tai tượng 268,4 Lbiogas/kgVS

Theo Lâm Thành Ải và Nguyễn Thị Diễm Trang (2014) thí nghiệm cho thấy năng suất sinh khí của 100%phân bò là (195,602 L/kg VSphân hủy), 50%phân bò + 50%bèo tai tượng TXL 2 ngày (360,443L/kg VSphân hủy), 50%phân bò + 50%bèo tai tượng TXL 5 ngày là (328,468 L/kg VSphân hủy) L/kg VSphân hủy , 50%phân bò + 50%bèo tai tượng TXL 8 ngày (327,259 L/kg VSphân hủy)

Theo Nguyễn Thị Ngọc Huyền và Nguyễn Thị Như Huỳnh (2014) cho rằng năng suất sinh khí của 100%phân bò là (195,6±55,34) L/kg VS, còn 50%phân bò

+50%bèo tai tượng, để nguyên (328,47±61,081) L/kgVS cho năng suất sinh khí cao nhất, khác biệt với mức ý nghĩa 5% đối với nghiệm thức 100%phân bò

2.8 Nghiên cứu ngoài nước

Các thí nghiệm sử dụng hỗn hợp phân chuồng và nước bèo tai tượng với tỉ lệ: 12.5%, 16.6%, 25%, 50% của bèo tai tượng thì sản lượng khí sinh học tốt nhất với

tỉ lệ là 50% nước bèo tai tượng là 0.62 m3

/(m3.d) với metan chiếm 76.8% và thời gian tồn lưu là 15 ngày ở nhiệt độ không đổi 35o C (Zennaki et al., 1996)

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN 3.1 Phương pháp nghiên cứu

3.1.1 Nguyên vật liệu thí nghiệm

- Giai đoạn chuẩn bị:

+Bèo tai tượng thu gom ao, hồ tại Phường Long Hòa, Quận Bình Thủy, TP Cần Thơ phơi khô trong mát ở nhiệt độ 26±40C cho đến khi khối lượng không đổi +Tiến hành tiền xử lý bèo tai tượng trong 2 ngày với nước thải hầm ủ Biogas

+Phân bò được phơi khô trong mát ở nhiệt độ 26±40C trong một tuần, sau đó nghiền nát và trộn lẫn với nhau thành mẫu đồng nhất

+Nước tiền xử lý được lấy từ nước thải hầm ủ biogas tại Phường Long Hòa, Quận Bình Thủy, TP Cần Thơ, từ nước thải hầm ủ biogas nguyên liệu là phân bò

+Phân tích các chỉ tiêu đầu vào

 Nghiệm thức 3: 50%phân bò + 50%bèo tai tượng 1 cấp

 Nghiệm thức 4: 50%phân bò +50%bèo tai tượng 2 cấp

 Nghiệm thức 5: 100%bèo tai tượng 1 cấp

 Nghiệm thức 6: 100%bèo tai tượng 2 cấp

 Nghiệm thức 7: Nước thải hầm ủ biogas phân bò 1 cấp

 Nghiệm thức 8: Nước thải hầm ủ biogas phân bò 2 cấp

3.1.3 Mô hình thí nghiệm

Mô hình thí nghiệm ủ yếm khí bán liên tục được tiến hành trên bình 21L Đầu vào

và đầu ra được thiết kế bằng ống nhựa có đường kính 60mm Ở mô hình ủ 2 cấp, 2 thùng 21 L được nối với nhau bằng ống nhựa chữ T (đường kính 60mm).

(A) (B)

Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm ủ 1 cấp (A) ủ 2 cấp (B)

Ghi chú:

1 Bình ủ 21L 2 Lối nạp nguyên liệu 3 Lối thoát nước thải

4 Lối thoát khí 5 Van khí 6 Túi nhôm thu khí

M M

Trong đó:

M1 : trọng lượng khay (g)

M2 : trọng lượng khay và mẫu (g)

M3 : trọng lượng khay và mẫu sau sấy ở 105oC +Xác định phần trăm VS

100)(

M

M M M

Tỉ số C/N là phần trăm của cacbon chia cho phần trăm nitơ tổng số có trong mẫu được tính theo công thức sau:

N

C

%

% (3.3) Trong đó :

%C được xác định theo phương pháp trọng lượng và được tính theo công thức sau:

(%)8,1

N ( ') 0,014

x 100% (3.5) Trong đó:

%N: phần trăm nitơ tổng (%)

V : thể tích H2SO4 dùng định phân mẫu thật (ml) V’ : thể tích H2SO4 dùng định phân mẫu trắng (ml)

M : trọng lượng mẫu (g) +Xác định TS cần nạp:

Lượng TS cần nạp = lượng VS cần nạp / VS (%) Lượng nguyên liệu khô cần nạp:

Lượng nguyên liệu khô cần nạp = lượng TS cần nạp / TS (%)

Tỷ lệ nạp là 0,8 gVS/m3/ngày, theo dõi trong vòng ngày Theo Lê Hoàng Việt và

Nguyễn Hữu Chiếm (2013) lượng nạp chất hữu cơ cho tối ưu cho hầm ủ không có

giá bám 1- 4 kgVS/ngày Lượng nguyên liệu nạp của chất rắn thấp từ 0,64 – 1,6 kgVS/m3/ngày (Appels et al., 2008) Theo nghiên cứu Huỳnh Văn Thảo (2014) kiến

nghị đối với nghiên liệu thực vật cần hạ thấp dưới 1 g VS/L Vì vậy chọn lượng nạp các thí nghiệm là 0,8 gVS/ngày

Bảng 3.1 Khối lượng các nguyên liệu nạp cho từng nghiệm thức

Nghiệm thức

Khối lượng nạp (g)

- 50%PB+50%BTT 1 cấp 6,8

6,8

6,8 6,8

10,275 10,245*

12,405 12,405 50%PB+50%BTT 2 cấp 6,8

6,8

6,8 6,8

10,275 10,245*

12,405 12,405

Chú thích : (*) thay thế nguồn nguyên liệu phân bò

3.2.5 Phương pháp thực hiện

Bước 1: Bèo tai tượng sau khi được phơi khô được tiến hành xử lý bằng nước thải

từ hầm ủ biogas của hộ chăn nuôi bò

Bước 2: Nước thải từ hầm ủ biogas (nước mồi) của hộ chăn nuôi bò được cho vào

mô hình ủ yếm khí 1 cấp là 17 lít và 2 cấp là 34 lít

Bước 3: Nạp nguyên liệu hằng ngày

3.2.6 Phương pháp thu mẫu và phân tích mẫu

a Các chỉ tiêu theo dõi

Theo dõi các yếu tố ảnh hưởng đến mẻ ủ yếm khí như: nhiệt độ, pH hằng ngày Thu mẫu khí : mẫu khí được trữ trong túi nhôm và xác định các thành phần khí CH4,

CO2, O2, H2S và khí khác bằng máy Biogas 5000, đồng thời đo tổng khí bằng đồng

hồ Ritter 3 ngày 1 lần và sau đó lắp túi khí trở lại

b Phương pháp thu mẫu

Nguyên liệu đầu vào bao gồm phân bò và bèo tai tượng trước khi bố trí thí nghiệm được thu mẫu đại diện để phân tích các thông số đầu vào bình ủ bao gồm: TS (%),

VS (%), C (%), N (%), C/N

Nước thải sau hầm ủ biogas của hộ chăn nuôi bò được thu đại diện để phân tích các thông số đầu vào bao gồm : độ kiềm (mgCaCO3/L), COD (mg/L), TP (mg/L), TKN (mg/L), tổng coliform (MPN/100mL)

Mẫu nước đầu ra của bình ủ được thu trực tiếp từ ống xã đầu ra theo chu kì 21 ngày/lần và liên tục trong 105 ngày để quan sát tính ổn định trong suốt quá trình ủ Các mẫu sau khi thu được tiến hành trữ lạnh ở 4o

C

Đối với chỉ tiêu vi sinh ( tổng Coliform) được thu trong chai thủy tinh 100mL đã được khử trùng ở 1700C trong thời 120 phút mẫu sau khi thu được tiến hành phân tích

Đối với các chỉ tiêu hóa học như : TP, TKN, COD, Độ kiềm được chứa trong các chai nhựa với chu kì thu mẫu là 21 ngày/lần

c Phương pháp phân tích mẫu

Bảng 3.2 Phương pháp và phương tiện phân tích

Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Phương tiện thực hiện

TS (%) Sấy khô đến trọng lượng

không đổi ở 105o

C

Tủ sấy mẫu Melag 405

VS(%) Nung 550oC trong 3 giờ Tủ nung Lenton

có nút vặn 20 ml, bình cầu cổ mài 100 ml, hệ thống chưng cất hoàn lưu, bình tam giác

125 ml Hóa chất cần thiết TP( %P) Công phá bằng acid

HClO4 và H2SO4, xác định PO43- bằng phương pháp Ascorbic

Máy so màu Hitachi U –

Buret, pH

Tổng

Coliform

Phương pháp MPN Ống môi trường LT (Lauryl

sulfat broth), ống Durham Pipette

Tủ sấy Buồng cấy vô trùng JISICO

Tủ ủ Tổng thể tích