Ứng dụng công nghệ biogas trong xử lí chất thải

. Đặt vấn đềII. Nội dung nghiên cứu 1. Giới thiệu về Biogas 2. Cơ sở lý thuyết về Biogas 3. Quy trình sản xuất Biogas 4. Ứng dụng công nghệ BiogasIII. Kết luận Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, khoa học kĩ thuật thì vấn đề năng lượng ngày càng được chú trọng hơn. Năng lượng xanh và sạch là yếu tố rất cần thiết nhằm giữ ổn định kinh tế và bảo vệ môi trường. Biogas là gì? Biogas (biological gas) là một hỗn hợp khí được sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn trong môi trường yếm khí.

Chủ đề: Ứng dụng công nghệ Biogas trong xử lí chất thải

NỘI DUNG

I Đặt vấn đề

II Nội dung nghiên cứu

1 Giới thiệu về Biogas

2 Cơ sở lý thuyết về Biogas

3 Quy trình sản xuất Biogas

4 Ứng dụng công nghệ Biogas III Kết luận

I Đặt vấn đề

Ngày nay, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, khoa học kĩ thuật thì vấn đề năng lượng ngày càng được chú trọng hơn

Năng lượng xanh và sạch là yếu tố rất cần thiết nhằm giữ ổn định kinh tế và bảo vệ môi trường

Sự ra đời của Biogas

Cuộc khủng hoảng năng lượng trong những năm

70 của thế kỉ XX Gây thiệt hại về kinh tế

- Nước nghèo

-Nước sử dụng năng lượng ngoại nhập

Tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế

II Nội dung nghiên cứu

1 Giới thiệu về Biogas

Thành phần chính của Biogas bao gồm:

 Nguồn nguyên liệu

• Các loại bùn từ ao, hồ, đầm lầy…

• Phế liệu, phế thải trong sản xuất nông, lâm

nghiệp, các hoạt động sống, chế biến nông lâm sản…

Vi sinh vật thường xử dụng nguồn hữu cơ cacbon nhanh hơn sử dụng nito khoảng 30 lần Do vậy nguyên kiệu có tỷ lệ C/N là 30/1 sẽ thích hợp nhất cho lên men kỵ khí.

Phân động vật và các chất rắn như rơm rạ rất thích hợp cho lên men kị khí

Phân gia súc được xem là nguyên liệu chủ yếu trong công nghệ Biogas

Khả năng cho phân và thành phần hóa học của phân

Thể tích ( ) Trọng lượng

tươi (kg)

….

0.028

38.5 41.7 28.4 6.78 31.3

7.98 9.33 7.02 10.2 16.8

0.38 0.70 0.83 0.31 1.20

0.1 0.2 0.47

… 1.3

20-25 20-25 20-25

… 7-15

Nguyên liệu Sản lượng khí

m /kg phân

khô

Hàm lượng CH4

57 69 60 68

…

10 9 30 20 21

Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và

thành phần khí thu được

 Bản chất kị khí của Biogas

Là chất thải được phân hủy nhờ các vi sinh vật trong điều kiện hoàn toàn không có oxi Quá trình nàu được chia làm 2 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ cao phân tử được vi sinh vật chuyển thành các chất có trọng lượng thấp hơn axit hữu cơ, đường glixeril…(hidrocacbon)

• Giai đoạn 2: Là giai đoạn phát triển mạnh các loại

vi khuẩn metan để chuyển hầu hết tất cả các hidrocacbon thành CH4, CO2

2 Cơ sở lí thuyết của Biogas

Có 2 nhóm vi khuẩn chính:

• Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose

• Nhóm vi khuẩn khí metan

 Cơ chế của sự tạo thành khí metan

• Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ phân hủy thành các axit hữu cơ, CO2, H2 và cá sản phẩm khoáng hóa khác dưới tác dụng của ezim cellulose:

CxHyOz => các axit hữu cơ, CO2, H2

• Giai đoạn 2: Các axit hữu cơ, CO2, H2 tiếp tục bị phân hủy bởi các vi khuẩn metan:

Dựa vào các vi khuẩn yếm khí để lên men phân hủy kị khí các chất hữu cơ sinh ra hỗn hợp khí có thể cháy được H2,H2S,NH3,CH4…trong đó CH4 là sản phẩm khí chủ yếu nên còn gọi là quá trình lên men tạo metan.

• GĐ 1: Biến đổi chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản

• GĐ 2: Hình thành acid

• GĐ 3: Hình thành khí metan

Chất hữu cơ

Carbonhidrates

Chất béo, protein

Acid propionic Acid butyric Các rượu khác và thành phần khác

H2, CO2 Acid acetic

Sơ đồ 3 giai đoạn quá trình lên men metan

Tác dụng của vi khuẩn Vi khuẩn Vi khuẩn lên men và thủy phân acetogenic sinh khí metan

GĐ 1: Biến đổi chất hữu cơ phức tạp thành chất

hữu cơ đơn giản.

Chất hữu cơ phức tạp

(protein, axit amin, lipit)

Vi khuẩn Closdium bipiclobacterium, bacillus

gram âm không sinh bào tử, staphy loccus

Chất hữu cơ đơn giản

(ALBUMOZ PETIT, GLIXERIN, ACID BÉO)

Sản phẩm của pha acid là nguyên liệu để phân hủy

ở giai đoạn này, tạo ra hỗn hợp khí : CH4, CO2, H2S, N2, H2 và muối khoáng ( pH của môi trường chuyển sang kiềm)

 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men.

 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

3 Quy trình sản xuất Biogas

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

- Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu: Chọn lọc và xử lí

nguyên liệu phù hợp với yêu cầu sau: Giàu xenluloza,

ít lignin, NH4 ban đầu khoảng 2000mg/l, tỉ lệ C/N từ 20-30, hòa tan trong nước (hàm lượng 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

Sơ đồ nguyên lý công nghệ lên men

Lò phản ứng kị khí sinh metan

Gây men chất hữu cơ theo mẻ

Nắp di động Cửa khí ra

Nắp lấy phân

Bã đã lên men

Phản ứng Cửa ra

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 dộng

• Hầm sinh khí kiểu túi.

Hầm sinh khí kiểu vòm cố định.

Hầm sinh khí có nắp đậy di dộng

Hầm sinh khí kiểu túi.

 Làm sạch khí Biogas

Chúng ta nên loại bỏ CO2 và H2S để đạt hiệu quả

cao và giảm độ ăn mòn thiết bị do H2S

• Loại trừ CO2:

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 bỏ CO2, ngoài ra CO2 còn có thể bị hấp thụ bởi những dung dịch kiềm, do đó ta cũng có thể dùng NaOH, Ca(OH)2, KOH để loại bỏ CO2

Các phương trình phản ứng như sau:

• Loại trừ H2S

H 2 S + Na 2 CO 3 NaHS + NaHCO 3

Một cách đơn giản khác là cho Biogas đi qua mạt

Fe 2 O 3 + 3H 2 S Fe 2 S 3 + 3H 2 O

Sau khi sử dụng oxit sắt được tái sinh bằng cách

4 Ứng dụng của công

nghệ Biogas

Về năng lượng

 Đun nấu: như khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG)

 Thắp sáng: đèn mạng biogas

 Chạy động cơ đốt trong: thay thế xăng, dầu

dieden; cung cấp động lực chạy máy xay xát, máy bơm nước hoặc kéo máy phát điện

 Nồi cơm điện, máy nước nóng, chạy tủ lạnh, máy

ấp trứng,…

 Úm gà con, nuôi tầm, sưởi nhà kính,…

Trong nông nghiệp

 Làm phân bón

làm thức ăn bổ sung cho gia súc, gia cầm

Về vấn đề môi trường

III Kết luận

• Hiện nay, vấn đề năng lượng là một vấn đề rất đáng quan tâm

• Công nghệ Biogas trong xử lí chất thải là kĩ

thuật mang lại nhiều hiệu quả và chất lượng Góp phần cải thiện nguồn năng lượng, tạo

năng lượng xanh, làm giảm sự suy thoái của môi trường.