ứng dụng công nghệ sinh học trong sử lý môi trường nông nghiệp

- Vi sinh vật - Cơ chế của việc tạo thành khí - Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men - Cấu tạo hầm biogas - Xây dựng hầm sản xuất biogas - Sơ đồ nguyên lý - Làm sạch khí 1.. Biogas

www.themegallery.com

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SỬ LÝ MÔI TRƯỜNG NÔNG

NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG SỬ LÝ MÔI TRƯỜNG NÔNG

NGHIỆP

NỘI DUNG TÌM HIỂU

- Biogas là gì?

- Thành phần

- Nguồn gốc

- Bản chất

- Vi sinh vật

- Cơ chế của việc tạo thành khí

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

- Cấu tạo hầm biogas

- Xây dựng hầm sản xuất biogas

- Sơ đồ nguyên lý

- Làm sạch khí

1 GIỚI THIỆU

BIOGAS

2 CƠ SỞ LÝ

THUYẾT

3 QUY TRÌNH SẢN

XUẤT

- Quy mô lớn hơn

GIỚI THIỆU VỀ BIOGAS

1

Biogas là gì?

Biogas là một dạng khí sinh học được tái tạo trong quá trình phân hủy

những chất thải của con người và động vật trong điều kiện hầm

kín Nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất thải sẽ lên men và tạo

khí được sử dụng làm khí đốt và chạy động cơ đốt trong

Biogas

Thành phần

CH4: 50-75%

CO2: 25-50%

N2: 0-10%

H2S: 0 - 3%

O2: 0 - 2%

Nguồn gốc: Phế liệu sản xuất nông, lâm

nghiệp, lâm sản, phân gia súc

Nguồn gốc: Phế liệu sản xuất nông, lâm

nghiệp, lâm sản, phân gia súc

Bản chất

-G.Đoạn1: Hữu cơ cao phân tử được

vi sinh vật chuyển thành các chất có trọng lượng thấp hơn axit hữu cơ,

đường glyxerin

-G.Đoạn1: Hữu cơ cao phân tử được

vi sinh vật chuyển thành các chất có trọng lượng thấp hơn axit hữu cơ,

đường glyxerin

- G.Đoạn2: Vi khuẩn metan chuyển hầu như toàn bộ các chất hydrat cacbon

thành CH4, CO2

- G.Đoạn2: Vi khuẩn metan chuyển hầu như toàn bộ các chất hydrat cacbon

thành CH4, CO2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.

Hình ảnh của vi khuẩn Bacillus cereus

Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể

biogas:

 + Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose.

 + Nhóm vi khuẩn khí metan.

- Cơ chế của việc tạo thành khí:

+ Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ phân hủy thành các axit hữu cơ, CO2, H2 và các sản phẩm khoáng hóa khác dưới tác dụng của enzym cellulosase: CxHyOz → các axit hữu cơ, CO2, H2.

+ Giai đoạn 2: Các axit hữu cơ, CO2, H2 tiếp tục bị tác động bởi các vi khuẩn metan

1 CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

2 CO + 3H2 → CH4 + H2O

3 4CO + 2H2 → CH4 + 3CO2

4 4HCOOH → CH4 + 3CO2 + 3H2O

5 4CHOH → 3CH4 + 2H2O + CO2

6 CH3COOH → CH4 + H2O.

- Đều kiện kị khí: Không có O2 trong dịch lên men

- Nhiệt độ: qui mô nhỏ ở 30-350C, qui mô lớn có cơ

khí hóa và tự động hóa thực hiện ở 50-550C

- Độ pH: 6,5 – 7,5 (nếu <6,4: vi sinh vật giảm sinh trưởng và

phát triển)

- Tỷ lệ C/N: 30/1 là tỷ lệ tốt nhất

- Tỷ lệ pha loảng: Tỷ lệ nước/phân dao động từ 1/1 - 7/1

- Sự có mặt của không khí và độc tố: Tuyệt đối không có oxy

Các ion NH4+, Ca2+, K+ , Zn2+, SO42-, ở nồng độ cao có ảnh

hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh metan

- Tốc độ bổ sung nguyên liệu: Bổ sung càng đều thì sản lượng

khí thu được cao

- Khuấy đảo môi trường lên men: Tăng cường sự tiếp xúc cơ chất

- Thời gian lên men: 30 – 60 ngày

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.

Chất thải chăn nuôi

Chất thải người

Sinh khối Thực vật

Hầm ủ: Nước+chất hữu

cơ

BIOGAS

Chất thải hầm ủ

Sản xuất điện

Thắp sáng Nấu ăn

Phân bón

Công nghệ biogas và sử dụng sản phẩm

CÁC LOẠI HẦM BIOGAS

HẦM BIOGAS VÒM CỐ ĐỊNH

HẦM BIOGAS KIỂU TÚI NILON

HẦM BIOGAS VACNINA

HẦM BIOGAS VÒM CỐ ĐỊNH.

Được phát triển ở Trung Quốc, Ấn độ, hầm biogas vòm kím bao gồm nhiều hợp phần liên kết với nhau

- Phần chính hình chiếc cốc ngầm dưới đất (màu vàng), đỉnh là nơi khí gas tích tụ (accummulate) Đỉnh có thể làm bằng gạch,

bê tông cốt sắt (ferro-concrete) hay nhựa tổng hợp (composite)

- Đầu vào (mũi tên đỏ) là nơi nguyên liệu được phối trộn và cho vào hệ thống

-Đầu ra (mũi tên xanh) là nơi tích tụ bùn thải

Hỗn hợp hữu cơ được đưa vào hầm, khí gas được tạo ra và tích tụ trong vòm Khi lượng khí gas tăng lên, chất lỏng trong thiết

bị sẽ bị nén xuống, tràn qua và duy trì cân bằng ở hầm chứa (mũi tên xanh) Thông thường, một hầm vòm kín sẽ tạo ra áp suất không đổi tương đương với 80cm cột nước Và khi khí gas được sử dụng, dung dịch lỏng sẽ chảy ngược từ hầm chứa bên ngoài vào trong hầm chính tạo nên sự cân bằng áp suất trong hầm

HẦM BIOGAS TÚI NILON

Mô hình này có nguồn gốc từ Colombia được giới thiệu ở Việt Nam lần đầu tiên vào năm 1994 bởi tiến sĩ Reg Preston, hiệu trưởng (rector) trường đại học Nông nghiệp nhiệt đới

Hệ thống này bao gồm một túi phân huỷ dài hoặc là túi lên men và một bể hay túi chứa khí gas Cả hai được chế tạo từ hai hay ba lớp

ống polyetylen dày 21µc và 1m đường kính Chiều dài của túi chính được xác định bằng tổng thể tích của buồng phân huỷ (10m chiều dài

túi tương ứng với 7m3 thể tích buồng phân huỷ) Túi phân huỷ được chôn vùi một nửa trong mương Một đầu được nối với thiết bị trộn

nhỏ và thùng tập trung còn đầu kia là hố bùn tập trung Bình chứa gas có dung tích khoảng 1,8m3 thường được treo trong nhà bếp hay

đặt lên một chỗ cố định

Khi hỗn hợp hữu cơ được cho vào túi phân huỷ, nó di chuyển chậm dọc theo túi trong khi quá trình lên men xảy ra và cho đến khi bị trục xuất ra ngoài, nó trở thành bùn phân huỷ Khí sinh học tạo ra tập trung trong túi chính dưới tác dụng của trọng lực cũng như là áp suất sẽ tới bình chứa khí Khí sinh học được chứa chừng mực nào đó trong túi chính và trong bình chứa Người sử dụng có thể điều chỉnh số lượng khí thoát ra bằng việc kiểm soát mức độ bơm căng của túi

Hầm ủ Vacvina cải tiến

HẦM Ủ VACNINA CẢI TIẾN

 Cách xa nơi đất trũng, hồ, ao, để tránh bị nước ngập, tránh nước ngầm, thuận tiện khi thi công

và giữ cho công trình bền vững lâu dài.

 Tránh những nơi đất có cường độ kém Phải xử lý móng phức tạp và tốn kém.

 Tránh không cho rễ cây tre và rễ cây to ăn xuyên vào công trình làm hỏng công trình về sau

 Gần nơi cung cấp nguyên liệu nạp

 Gần nơi sử dụng khí để tiết kiệm đường ống

 Đặt ở nơi có nhiều nắng, kín gió để giữ nhiệt độ cao, tạo điều kiện cho quá trình sinh khí.

 Cách xa giếng nước từ 10m trở lên

1 Lựa chọn địa điểm.

Sâu tối đa 3,0m; Rộng từ 1,5m – 2m, Chiều dài tuỳ thuộc vào thể tích

thiết kế.

XÂY DỰNG HẦM VACNINA CẢI TIẾN

2.

(4x6cm)

5cm hỗn hợp bê tông (gồm 1 phần xi măng, 2 phần cát vàng, 3 phần đá vụn)

- Gạch được sử dụng là gạch đặc Vữa hồ tạo thành bởi 1 phần xi măng và 4 phần cát thô Không có mối hở giữa

các viên gạch

Lưu ý: trong quá trình xây dựng thành hầm, có chừa chỗ trống để lắp đặt đầu vào và đầu ra (như Fig 14)

- Lỗ của vào có đường kính 30cm, bắt đầu từ trên nóc hầm Nó có thể đặt ở bất cứ bức tường nào

- Các bước thực hiện như sau:

+ Làm sạch và lau chùi toàn bộ bề mặt trước khi trát vữa

+ Lớp vữa dày khoảng 1cm, trát bằng bay rồi dùng thước gạt làm phẳng bề mặt

+ Đợi 1-2h cho lớp vữa khô, tiếp tục làm láng bằng xi măng tinh

1 Chuẩn bị giàn giáo chắc chắn để đỡ trần, sử dụng giàn giáo gỗ trong xây dựng dân dụng

2 Chừa lỗ thông (lỗ kỹ thuật) cho người vào trong mà không làm gián đoạn quá trình làm việc Khuôn lỗ KT như

sau: các ván gỗ làm khuôn được ghép theo hình chữ V, kích thước 50x50cm ở phía trên, 45x45cm ở phía dưới, cao

10cm

3 Chuẩn bị một tấm lưới mắt 15x15cm bằng sắt φ8 uốn cong hai đầu

4 Trộn bê tông mác 200

5 Tỷ lệ nguyên liệu xây dựng cơ bản: 1 xi măng : 2 cát : 3 sỏi được sử dụng để đổ bê tông (mác 200) Để chắc

chắn độ dày của lớp bê tông đồng đều, có thể sử dụng vài cái chốt có độ dài bằng 10cm để canh chính xác, khi

phủ xong bê tông lên khu vực nào thì lấy chốt ra

6 Ống dẫn khí gas chính cũng được lắp đặt trong quá trình đổ bê tông Sắt ống φ21 được gắn bên thành để

không làm ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất trong tương lai

7 Dầm chặt bê tông

8 Làm nắp đậy lỗ KT: phủ một lớp giấy xi măng ở trên bề mặt lỗ KT và các mặt bên Sau đó đặt lưới thép lên trên

và đổ bê tông dày khoảng 5cm Lưới thép sử dụng sắt φ8, khoảng cách 10cm uốn cong lưỡi câu ở đầu cuối Để

thuận tiện cho việc lấy nắp lỗ ra dễ dàng, uốn cong một sợi thép φ10 làm quai Lỗ KT được hàn kín bằng đất sét

Hệ thống nạp liệu của hầm bao gồm bể trộn nối với một hay nhiều ống siphon (đầu nối hình đuôi mèo ) Bể trộn thường được đặt gần hầm phân huỷ, ở góc chuồng nuôi Kích thước tiêu chuẩn của bể trộn là: dài x rộng x sâu = 0,2 x 0,4 x 0,3 (m) Số lượng ống sipon tuỳ thuộc vào kích thước của hầm phân hủy, thông thường có 2 tới 3 ống mỗi hầm Nhà xí cũng có thể được nối với hệ thống vào Vị trí lắp đặt ống siphon ở bộ phận nạp liệu hầm phân huỷ (chú ý chiều cao của miệng ống và chỗ uốn cong của ống siphon chênh nhau 5cm)

HẦM Ủ VACNINA CẢI TIẾN

2.

Bao gồm một ống ra và hố lưu bùn Hố lưu bùn được xây dựng chứa ống thải, thể tích phụ thuộc vào lượng bùn thải ra Đỉnh của hố bằng với mức cao nhất của lượng bùn trong hầm phân huỷ

Ống PVC đường kính 110-150mm

Nó được đặt một góc nghiêng 450 chắc chắn rằng phần nằm dưới mực chất lỏng sẽ có chiều cao đúng bằng 1/3 chiều cao của cột chất lỏng (bùn lỏng) Ví dụ, nếu bùn lỏng trong hầm phân huỷ sâu 1,5m thì đầu mút của ống thoát phải nằm dưới mực chất lỏng đúng 50cm

Đường ống dẫn khí gas nối đầu ra của khí gas với túi dự trữ gas, van an toàn và thiết bị đốt (bếp lò)

Mục đích: van an toàn có vai trò quan trọng trong việc bảo đảm áp suất khí gas không vượt quá 15cm cột nước

Nó bao gồm các bộ phận: chai nhựa trong suốt dung tích 1-1,5 lit; đầu nối chữ T; ống nhựa Tiền Phong φ21

Lắp đặt: để lắp đặt van an toàn, tuân thủ các bước sau đây:

(1) Đục 1 lỗ đường kính 1,5-2cm trên cổ chai

(2) Chèn một đoạn ống ngắn vào trong chai, nối một đầu với chữ T

(3) Nối chữ T với 2 đầu là 2 đầu của ống dẫn khí gas

Hoạt động: Đổ nước vào trong chai, nước ngập ống một đoạn từ 10 (hoặc 15cm) Đánh dấu mực nước trong chai

để tham khảo và thêm nước khi cần thiết Nếu áp suất khí gas đạt và vượt hơn 10cm (hoặc 15cm) cột nước thì khí gas sẽ nổi bong bóng trong ống và trồi lên trong chai

Dự trữ cho đến khi được sử dụng làm chất đốt

Để chứa đủ khí gas cho 4 tới 5 giờ nấu nướng của một gia đình điển hình nông thôn (5-6 người, có 6-7 con heo) thì chỉ cần 1 túi (nếu nuôi nhiều heo thì phải cần thêm nhiều túi) Bình hay túi dự trữ được làm bằng 2 lớp polyetylen 20-24 µc, đường kính 100cm, dài 2,5m có thể chứa được 1,8m3 khí Một đầu của túi (bình) được cột chặt, đầu kia nối với chữ T và ống nhựa φ21 (có thể dùng bình nhựa như hình dưới thay cho túi nilon)

- Lắp đặt:

Hai lớp polyetylen được áp chặt với nhau sao cho không còn không khí giữa khe hở

Kĩ thuật buộc: để túi căng phồng lên khi bơm gas vào, hai đầu của túi được gấp lại từ ngoài vào trong, dây cao

su được dùng để buộc chặt

Chèn một ống dài 30cm có gắn chữ T ở đầu kia vào túi để dẫn khí (PVC φ21) Áp suất tự tạo trong túi khi túi căng sẽ dẫn dòng khí về bếp lò

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIOGAS

- Đun nấu

- Máy phát điện chạy bằng Biogas

- Đèn sử dụng khí Biogas

- Nhà máy sử dụng Biogas cung cấp điện

- Xe hơi, tàu hỏa chạy bằng nhiên liệu Biogas

Quy mô nhỏ ở hộ gia đình

Quy mô lớn hơn

www.themegallery.com

Thank You !

Add your company slogan