XỬ lý CHẤT THẢI CHĂN NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS

Ngành chăn nuôi thế giới chiếm 70% diện tích đất nông nghiệp và 30% diện tích đất tự nhiên. Chăn nuôi đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu. Tuy nhiên, bên cạnh việc sản xuất và cung cấp một lượng lớn sản phẩm phục vụ cho nhu cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng gây nên nhiều vấn đề tiêu cực cho môi trường. Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng trực tiếp được thải ra hàng ngày thì còn có sự hình thành và thải ra một cách gián tiếp các khí gây hiệu ứng nhà kính( CO2, CH4,..) chăn nuôi hiện đâng đóng góp tới 18% hiệu ứng nóng lên của trái đất. Ở Việt Nam, hàng năm đàn vật nuôi thải ra 80 triệu tấn chất thải rắn, vài chục tỷ khối chất thải lỏng và hàng trăm tấn chất thải khí. Tuy nhiên, ước tính hiện nay có khoảng 40 70% chất thải rắn được xử lý, phần còn lại được thải trực tiếp ra ao, hồ, kênh, rạch,… Trong các chất thải nông nghiệp có nguy cơ ẩn chứa rất nhiều mầm bệnh và khi được phân hủy thì phân này cũng tạo ra khí có mùi khó chịu, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người. Như vậy, vấn đề đặt ra là phải tìm được một phương pháp vừa khắc phục ô nhiễm môi trường vừa phục vụ lợi ích cho con người. Một trong những công nghệ có thể đáp ứng được những yêu cầu đó là công nghệ khí sinh học – BIOGAS.

BÀI TIỂU LUẬN:

X Ử L Ý C H Ấ T T H Ả I C H Ă N N U Ô I B Ằ N G C Ô N G

N G H Ệ B I O G A S

Nội dung bài tiểu luận:

Chương 1: đặt vấn đề

Chương 2: mục tiêu nghiên cứu

Chương 3: địa điểm và phương pháp nghiên cứu Chương 4: kết quả nghiên cứu và thảo luận Chương 5: kết luận

Chương 6: nguồn tham khảo tài liệu

Chương 1: đặt vấn đề

Ngành chăn nuôi thế giới chiếm 70% diện tích đất nông nghiệp và 30% diện tích đất tự nhiên.

Chăn nuôi đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu.

Tuy nhiên, bên cạnh việc sản xuất và cung cấp một lượng lớn sản phẩm phục vụ cho nhu cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng gây nên nhiều vấn đề tiêu cực cho môi trường Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng trực tiếp được thải ra hàng ngày thì còn có sự hình thành và thải ra một cách gián tiếp các khí gây hiệu ứng nhà kính( CO2, CH4, ) chăn nuôi hiện đâng đóng góp tới 18% hiệu ứng nóng lên của trái đất.

Ở Việt Nam, hàng năm đàn vật nuôi thải ra 80 triệu tấn chất thải rắn, vài chục tỷ khối chất thải lỏng và hàng trăm tấn chất thải khí.

Tuy nhiên, ước tính hiện nay có khoảng 40- 70% chất thải rắn được xử lý, phần còn lại được thải trực tiếp ra ao, hồ, kênh, rạch,…

Trong các chất thải nông nghiệp có nguy cơ ẩn chứa rất nhiều mầm bệnh và khi được phân hủy thì phân này cũng tạo ra khí có mùi khó chịu, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người.

Như vậy, vấn đề đặt ra là phải tìm được một phương pháp vừa khắc phục ô nhiễm môi trường vừa phục vụ lợi ích cho con người.

Một trong những công nghệ có thể đáp ứng được những yêu cầu đó là công nghệ khí sinh học – BIOGAS.

Chương 2: mục tiêu nghiên cứu

- Cơ sở khoa học của công nghệ Biogas.

- Nguồn nguyên liệu làm Biogas và các yếu tố ảnh hưởng.

- Thiết kế và cách vận hành hầm ủ Biogas.

- Ứng dụng của Biogas.

Chương 3: địa điểm và phương pháp nghiên cứu

- Địa điểm: Việt Nam.

- Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp kế thừa để phân tích, thu thập, tổng hợp các tài liệu có liên quan.

+ Phương pháp phỏng vấn.

+ Phương pháp định giá.

+ Phương pháp chuyên gia.

Chương 4: kết quả nghiên cứu và thảo luận

1 Tìm hiểu chung về Biogas

Khái niệm: Biogas (biological gas) là hỗn hợp khí sinh ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật trong môi trường yếm khí.

Thành phần Biogas : CH4, CO2, N2, H2, H2S…, trong đó CH4, CO2 là chủ yếu.

1.1 Cơ sở khoa học của công nghệ Biogas

a Nhóm vi sinh vật Biogas:

Nhóm vi khu n không sinh Metan:ẩ

+Nhóm vi khu n lên men: th y phân cac ch t h u c ph c t p, không tan ẩ u â ư ơ ư a

thành cac ch t h u c đ n gi n và tan đâ ư ơ ơ a ươc

+Nhóm vi khu n sinh axetat và hydro: phân h y ti p cac ch t sinh ra trong ẩ u ế â

giai đo n đ u nh axit propionic và cac axit d bay h i, axit h u c đa vòng a ầ ư ễ ơ ư ơ

th m và alcohol…(nh ng ch t này không th đơ ư â ể ươc s d ng tr c ti p b i cac ử ụ ự ế ở

vi khu n sinh metan) thành axit axetic, CO2, H2 ….ẩ

Nhóm vi khuẩn sinh mêtan: chuyển hóa các axit axetic, CO2, H2, axit formic thành CH4 và CO2

Nhóm vi khuẩn này là nhóm vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt, rât nhay cam với oxy và các chât oxy hóa.

Mối quan hệ giữa các nhóm vi khuẩn : chúng tạo nhiên liệu, điều kiện và môi trường thuận lợi cho nhau cùng phát

triển.

b Quá trình tạo khí sinh học

- Quá trình tạo khí sinh học là một quá trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều phản ứng và cuối cùng tạo khí CH4, CO2.

- Quá trình này được thực hiện theo nguyên tắc phân huỷ kỵ khí, dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí Trải qua 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: thủy phân

+ Giai đoạn 2: sinh axit

+ Giai đoạn 3: sinh mêtan

Các giai đoạn của quá trình tạo khí sinh học

Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3

Chất hữu cơ, carbohdrates, chất

béo, protein.

Khối vi khuẩn

H2, CO2 Acid acetic

Acid propionic, Acid butyric, các rượu khác và các thành phần khác

Khối vi khuẩn

H2, CO2 Acid acetic

Khối vi khuẩn

CH4, CO2

1.2 Nguyên liệu sản xuất biogas và cách xử lý nguyên liệu

- Nguyên liệu đưa vào sản xuất cần:

- Nguồn nguyên liệu chính là:

+Phân hưu cơ nguồn gốc từ chuồng nuôi (bò, lơn, gà) +Rác thai hưu cơ, rác thai sinh hoat dễ phân huy +Ngoài ra có thể sử dụng bèo Lục Bình, …

Khả năng cho phân và thành phần hoá học của phân gia súc,gia cầm :

Xử lý nguyên liệu nạp vào Biogas

- Nạp nguyên liệu lần đầu: 700 - 800kg phân tươi

- Làm lỏng phân gia súc và chất thải chăn nuôi, cắt nhỏ rác thải như rau, cỏ ăn thừa của gia súc, một phần rơm rạ, thân cây ngô già, bèo tây, …

- 15-20 ngày sau khi nạp nguyên liệu ban đầu, không nên nạp nguyên liệu bổ sung để giữ cho quá trình lên men đạt trạng thái ổn định.

- Sau 20 ngày, cần nạp nguyên liệu bổ sung và lấy phần bã đã phân huỷ đi

- Nạp nguyên liệu thường xuyên hàng ngày.

- Lượng nước cũng được bổ sung sao cho tỉ lệ giữa phân và nước là 1 : 5.

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể Biogas

Môi trường yếm khí

Thời gian lưu

Các độc tố gây trở ngại quá trình lên men

Độ mặn

Lượng nguyên liệu nạp

Chất khoáng trong nguyên liệu nạp

Khuấy trộn

Một số yếu tố khác

Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và thành phần của khí thu được :

2.Xây dựng và vận hành 2.1 Phân loại

- Phân loại theo phần chứa khí gồm:

2.2 Thiết kế- Lắp đặt- Vận hành:

Xác định thể tích Hầm phân huỷ Biogas

Công thức để tính thể tích hầm Biogas cho các trang trại nuôi gia súc:

- Với trang trại nuôi bò: V = 2nLT

- Với trang trại nuôi lợn: V = 3nLT

Trong đó:

n là lượng heo nuôi thường xuyên trong gia đình (con)

L là lượng chất thải bình quân mỗi ngày từ 1 con heo (lit/con.ngày)

T là thời gian lưu (ngày).

- Áp suất khí thay đổi.

-Đòi hỏi kỹ thuật xây dựng cao.

-Khí thẩm thấu qua vòm thường là vấn đề chính đáng lo ngại của hầm sinh khí loại này.

-Loại này thường dễ bị nứt sau một thời gian sử dụng nếu như xây không đạt yêu cầu.

Loại hầm sinh khí kiểu túi nilong

* Ưu điểm:

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

-Việc lắp đặt hệ thống và vận hành đơn giản

-Chi phí thấp.

-Do thành mỏng nên có thể tăng năng suất khi được mặt trời chiếu sáng, tăng hiệu suất phân hủy.

* Nhược điểm:

- Dễ bị hư hỏng và việc sửa chữa có khó khăn

- Cần sửa chữa thường xuyên, và có biện pháp bảo

vệ

- Áp suất khí thấp

- Tuổi thọ thấp

- Nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ môi trường

- Đòi hỏi diện tích bề mặt lớn.

Mô hình biogas cải tiến VACVINA

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

Cô-lôm-Ưu điểm của Hầm VACVINA cải tiến:

- Xây dựng đơn giản và dễ dàng.

- Giá thành xây dựng rẻ hơn nhiều (= gần 55% giá thành hầm nắp vòm có cùng thể tích).

Quy trình xây dựng theo mô hình VACVINA

Xác định thể tích Hầm phân huỷ Biogas

Chuẩn bị vật liệu

Xây dựng hầm phân huỷ: đào hố,

đổ nền, xây thành bể, trát chống thấm, đánh màu, đổ bê tông cốt thép cho nắp hầm, đổ bê tông cốt thép cho bệ bếp.

Lắp đặt thiết bị: thiết bị đầu vào,

thiết bị đầu ra, van an toàn, hệ thống túi dự trữ gas, bếp Biogas.

Lấp đất xung quanh hầm

- Chi phí vận hành, bảo dưỡng thấp

- Chi phí đầu tư rẻ (1/5 giá thành so với hầm bê tông, tương đương 100.000 đ/m3 hầm).

- Tuổi thọ trung bình trên 10 năm, bạt HDPE lót đáy tuổi thọ 100 năm.

*Nhược điểm:

- Kém bền hơn so với các loại hầm xây bằng gạch.

- Dễ chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngoài.

- Dễ bị hỏng ( thủng) nếu có các yếu tố tác đ ộng

2.3 Quy trình vận hành của hầm ủ biogas

- Nạp nguyên liệu thường xuyên hàng ngày.

- Khuấy đảo dich phân huỷ.

- Phá váng.

- Lấy bỏ lắng cặn.

- Theo dõi áp suất khí.

3 Ứng dụng của công nghệ biogas

3.1 Quy mô hộ gia đình

3.2 Quy mô công nghiệp

Thảo luận:

Bên cạnh những lợi ích mà công nghệ biogas đem lại cũng tồn tại khá nhiều hạn chế, đó là vấn đề ô nhiễm nguồn nước ngầm, phá hủy tầng ozon,…

Vậy một mặt chúng ta 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.

Chương 5: Kết luận

Cở sở khoa học của công nghệ Biogas: sự phân hủy các chất thải trong điều kiện kỵ khí, nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất thải sẽ lên men và tạo khí

Nguồn nguyên liệu: phân thải của con người và gia súc; rác thải hữu cơ, rác sinh hoạt dễ phân hủy.

Các yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ, độ ẩm, pH, thời gian lưu,…

Thiết kế và cách vận hành: tùy theo từng loại hầm ủ Biogas mà có cách thiết kế và vận hành riêng.

Ứng dụng của Biogas:

+ Quy mô hộ gia đình: làm khí đốt, thắp sáng, chạy máy phát điện công suất nhỏ,….

+ Quy mô công nghiệp: chạy máy phát điện công suất lớn; thắp sáng trong mô hình trang trại chăn nuôi; nhiên liệu;….

Chương 6: Tài liệu tham khảo

http://luanvan.co/luan-van/tieu-luan-tim-nhieu-ve-biogas-39020/

http://123doc.org/document/529320-de-tai-xu-ly-chat-thai-chan-nuoi-bang-cong-nghe-biogas.htm

http://timtailieu.vn/tai-lieu/cong-nghe-biogas-32023/