ứng dụng sản xuất biogas từ chất thải rắn hữu cơ có thể phân hủy sinh học và phân gia súc

ỨNG DỤNG SẢN XUẤT BIOGAS TỪ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ CÓ THỂ PHÂN HỦY SINH HỌC VÀ PHÂN GIA SÚC... GIỚI THIỆU VỀ BIOGAS Biogas khí sinh học là một hỗn hợp khí được sản sinh từ sự phân hủy nh

ỨNG DỤNG SẢN XUẤT BIOGAS TỪ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ CÓ THỂ PHÂN HỦY SINH

HỌC VÀ PHÂN GIA SÚC

GIỚI THIỆU

GIỚI THIỆU VỀ BIOGAS

 Biogas (khí sinh học) 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

 Quá trình phân hủy chất thải hữu cơ thành biogas có thể tóm tắt như sau:

C6H12O6 => 3CO2 + 3CH4

www.themegallery.com

 Thành phần, tính chất biogas

 Hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ đốt cháy khoảng 7000C Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng

biogas khoảng 8700C

 Thành phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lượng hơi nước khoảng 30-160

g/m3; hàm lượng H2S 4-6 g/m3 Giá trị năng lượng khoảng 5,96 kWh/m3 và tỷ trọng 0,94 kg/m3

TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ SẢN XUẤT BIOGAS

 Tình hình sử dụng Biogas trên thế giới

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 m3

 Tình hình sử dụng Biogas ở Việt Nam

Có hai xu hướng chính sản xuất ứng dụng biogas tại Việt Nam:

•Sử dụng biogas phục vụ đun nấu và phát điện cho chiếu sáng ở quy mô hộ gia đình

•Sử dụng biogas cho phát điện và làm nhiên liệu/sưởi ở một quy mô lớn hơn (quy mô công nghiệp)

Nhu cầu tiềm năng cho biogas

 Tiềm năng sử dụng biogas trong tương lại có thể là dùng để phát điện, bã thải sinh học cho các

loại phân bón hữu cơ và nhiên liệu sinh học

 Biogas còn có tiềm năng sử dụng cho quy mô lớn

 Trang trại chăn nuôi

 Các nhà máy chế biến nông - thực phẩm,

 Các công ty xử lý chất thải

 Các tỉnh thành có ngành nông nghiệp chiếm ưu thế

CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TẠO BIOGAS

Nguồn nguyên liệu

Phân gia súc nguyên liệu

 Chất thải của động vật trong chăn nuôi nông nghiệp chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng

chuyển hóa sinh học để tạo biogas

Loại chất thải Tỷ lệ C:N % H2O kgVS/con/ngày Lít nước thải/con/ngày

-Nguồn nguyên liệu

Chất thải rắn hữu cơ

 Từ rác thải sinh hoạt của con người, phế thải nông nghiệp và phế thải công nghiệp từ các nhà máy

thực phẩm như chế biến đồ hộp, rau quả, mía đường, chế biến cà phê,…

 Thành phần hóa học của các cấu tử hữu cơ

trong phế thải đô thị

Khả năng sinh biogas của nguyên liệu

Các thành phần hữu cơ bao gồm protein, lipit, cacbohydrat, xenlulo ( trừ dầu khoáng, lignin) đều có khả

năng chuyển hóa sinh học thành biogas ( CH4 , CO2)

Quá trình chuyển hóa

Quá trình phân hủy kỵ khí

 Giai đoạn tạo axit ( thủy phân)

Các hợp chất dạng polymer ( phân tử lớn) sẽ bị khử thành các monome ( phân tử cơ bản)

Các vi sinh vật tham gia vào quá trình này: Closdium bipiclobacterium, các vi khuẩn thuộc họ

Bacillus (gamr âm, không sinh bào tử), Staphy loccus

Sản phẩm của giai đoạn này sẽ được các vi khuẩn lên men chuyển hóa, hình thành các sản phẩm

như:

• H, H2O, CO2, NH4, H2S

• Axit acetic CH3COOH

• Rượu và các axit hữu cơ yếu

 Giai đoạn tạo axit ( thủy phân)

 Giai đoạn khử axit

Vi khuẩn acetogeic sẽ chuyển hóa rượu và các axit hữu cơ yếu thành các sản phẩm sau:

• H, H2O, CO2.

• Axit acetic CH3COOH.

Một số vi khuẩn tham gia: Bacillus cereus, B knolkampi, B.megaterium, Clostridium sp,

Pseudomonas, …

 Giai đoạn tạo CH4

Những sản phẩm phân hủy từ giai đoạn hình thành acid (acid béo mạch ngắn, CO2, H2) được chuyển hóa để tạo ra CO2 và CH4, và 5 các loại khí khác

Một số vi khuẩn tham gia: Methanobacterium omelianskii, Methanopropionicum, Methanoformicum,

…

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

Điều kiện yếm khíNhiệt độ

pH

Độ ẩm

Thành phần dinh dưỡng

www.themegallery.com

Các chất độc gây trở ngại quá trình phân hủy

CÁC LOẠI HẦM BỂ BIOGAS

HẦM NẮP TRÔI NỔI

 Đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên

 Tương đối nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ, không

phù hợp cho vùng núi

HẦM NẮP TRÔI NỔI

• Áp suất khí thay đổi

• Chi phí cao (ở 1 số nước, do vật liệu xây dựng hiếm, như ximăng ở Châu Phi)

• Đòi hỏi kỹ thuật xây dựng cao

• Không áp dụng nguyên lý hoàn lưu.

• Tốn Diện tích xây dựng.

• Cửa nạp và cửa xả đặt không phù hợp (Được đánh dấu bằng vòng

tròn đỏ).

• Hoạt động không liên tục

• Bảo dưỡng khó khăn, phức tạp.

• Không lấy được bả thải làm phân bón khi cần.

Hầm vòm nắp cố định có cửa nạp và cửa xả đặt trên cùng bình độ

Hầm vòm nắp cố định có cửa nạp đặt chéo; cửa xả đặt thấp, cuốn cao

Hầm dạng túi ủ

Ưu điểm

 Chi phí đầu tư thấp

 Đào vị trí nông, thích hợp với vùng

có nước ngầm cao

Nhược điểm

 Dễ hỏng

 Cần bảo dưỡng thường xuyên,

 Áp suất khí thấp, không thích hợp cho chiếu sáng

bằng biogas

 Tuổi thọ thấp (dưới 2 năm), nhất là khi hầm bị chiếu

nắng trực tiếp

 Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ môi trường

 Đòi hỏi diện tích bề mặt lớn

www.themegallery.com

Hầm dạng kết hợp (Nắp cố định hình hộp kết hợp túi chứa khí bằng nilon – Hầm VACVINA cải tiến)

 Năng suất khí gas thấp.

 Hiệu suất đầu tư thấp

Hầm dạng kết hợp (Nắp cố định hình hộp kết hợp túi chứa khí bằng nilon – Hầm VACVINA cải tiến)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

• Felix ter Heegde (FtH), PPRE Oldenburg University April 26-28, 2011

• Nguyễn Quang Khải, Thiết bị khí sinh học KT 31, nhà xuất bản KHTN và CN, quý IV năm 2008

• Summary Market Brief on Biogas in Vietnam (SwedishCentec, 2012).

CÁM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ LẮNG NGHE