Tiểu luận Tìm nhiểu về Biogas

Ta có thể nhận thấy rằng hàm lượng chất rắn tổng cộng trong hai mẫu nước đầu vào và đầu ra khác nhau rất rõ rệt, kết quả đầu ra giảm vào khoản 10,3 lần so với đầu vào. Điều này cho thấy khả năng phân hủy các chất rắn trong hầm đạt hiệu quả rất cao. Vậy việc dùng công nghệ biogas để xử lý chất thải rắn là một hướng giải quyết hợp lý, có chi phí thấp và mang lại nhiều lợi ích khác nữa ngoài việc xử lý được chất thải.

doc16 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 24/10/2013 | Lượt xem: 7965 | Lượt tải: 33download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tiểu luận Tìm nhiểu về Biogas, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
–&— ĐỀ TÀI Tìm nhiểu về Biogas –&— LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề rác thải nông nghiệp ở nông thôn nói chung và rác thải chăn nuôi nói riêng hiện đang là một vấn đề đáng lo ngại của ngành nông nghiệp hiện nay, do vậy việc giải quyết vấn đề này vẫn còn đang là một bài toán khó. Ngành chăn nuôi thế giới hiện chiếm 70% diện tích đất nông nghiệp và 30% diện tích đất tự nhiên (không kể diện tích đất bị băng bao phủ). 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 quan trọng cho nhu cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng đã gây nên nhiều vấn đề tiêu cực về 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 thải gây hiệu ứng nhà kính như: CO2, CH4, N2O… chăn nuôi hiện đang đóng góp tới 18% hiệu ứng nóng lên của trái đất, và theo dự đoán các loại chất thải này sẽ tăng lên trong thời gian tới. Theo dự báo về nhu cầu từ các sản phẩm chăn nuôi của thế giới, nguồn thực phẩm có nguồn gốc động vật sẽ tăng lên gấp đôi trong nữa đầu thế kỷ này. Do vậy chúng ta phải hướng tới một ngành chăn nuôi chất lượng cao, không chỉ giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cao của con người về các sản phẩm có nguồn gốc động vật mà đồng thời phải chịu trách nhiệm với chính con người về mặt môi trường và xã hội. Ở nước ta, chất thải chăn nuôi cũng đã trở thành vấn nạn. Theo báo cáo của Cục chăn nuôi, hàng năm đàn vật nuôi của Việt Nam thải ra 80 triệu tấn chất thải rắn gồm :phân, chất độn chuồn, thức ăn thừa,xác gia súc, gia cầm chết, và các chất thải lò mổ, vài chục tỷ khối chất thải lỏng và hàng trăm triệu tấn chất thải khí. Do vậy mà việc xử lý chất thải chăn nuôi ngày càng được các cơ quan quản lý nhà nước, cộng đồng và chính những người chăn nuôi quan tâm. Tuy nhiên, ước tính hiện nay, chỉ có khoảng 40-70% chất thải rắn được xử lý. Số còn lại thải thẳng ra ao, hồ, kênh, rạch... Chất thải rắn có nguy cơ ô nhiễm do ít được xử lý triệt để như chất thải của trâu, dê, cừu. Đặc biệc trong ngành chăn nuôi lợn thì phải đối mặt với lượng chất thải rất lớn và nặng mùi khó chịu. Nguyên nhân là do lợn thải phân khoảng 2kg/con/ngày nhưng do lợn hiện được chăn nuôi theo phương thức công nghiệp, lượng thức ăn tinh nhiều nên phân thường ít theo khuôn, mùi hôi nồng nặc, rất khó chịu. Chưa kể chất độn chuồng và trong chăn nuôi lợn không được xử lý triệt để không những ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của đàn lợn, đến sức khoẻ của người chăn nuôi, dân cư quanh vùng mà còn ảnh hưởng tới thành phần cơ giới đất, gây hiện tượng phì dưỡng, ảnh hưởng tới chất lượng nước ngầm, ô nhiễm không khí… Trong phân lợn nói riêng và trong các rác thải nông nghiệp nói chung có nguy cơ ẩn chứa rất nhiều mầm bệnh, do sự có mặt của rất nhiều chủng loại vi khuẩn có hại khác nhau, trong đó có sự có mặt của các loài nguy hiểm nhu e. coli, các trứng giun, sán và đây cũng là môi trường thuận lợi cho các sinh vật có hại khác phát triển. Và khi được phân hủy thì phân này cũng tạo ra các khí có mùi khó chiệu,ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người như H2S.và các khí gây hiệu ứng nhà kính: CO2, NH3, H2O… Như vậy vấn đề đặc ra là phải tìm được một giải pháp sao cho trước hết là giải quyết được vấn đề ô nhiễm, thứ hai là có thể biến nguồn rác thải có hại đó trong ngành chăn nuôi thành một nguồn nguyên liệu có ích mà phục vụ được lợi ích cho con người trong sinh hoạt và sản xuất. Một trong những công nghệ mà cho đến hiện nay có thể phần nào đáp ứng được những yêu cầu về giải quyết chất thải chăn nuôi và làm cải thiện môi trường trong chăn nuôi đó là công nghệ khí sinh học, biogas. Biogas đã được các nhà khoa học trên thế giới thực hiện từ những năm 1930. Ở Việt Nam, Biogas được nghiên cứu và ứng dụng từ những năm đầu của thập niên 60 và bước đầu đã mang lại những kết quả khả quan. CHƯƠNG I : TỔNG QUANG LÝ THUYẾT I. khái niện biogas, khí sinh học. Biogas là sản phẩm khí của quá trình lên men kị khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những hợp chất hữu cơ đơn giản trong đó có sản phẩm chính mà chúng ta cần là khí metan, khí này có thể sử dụng như là một loại nhiên liệu dùng để sinh nhiệt, thành phần chủ yếu của biogas gồm : CH4 (40-70 %), CO2 (35-40 %) và các khí khác với hàm lượng thấp như H2S, H2, O2, N2 … Khí CH4 sinh ra của biogas là một khí rất có ích cho cuộc sống của con người và góp phần vào việc giải quyết triệt để vấn đề môi trường,đặc biệt là trong ngành chăn nuôi có thể nói công nghệ này mang lại rất nhiều lợi ích, và góp phần rất lớn trong việc phát triển kinh tế đất nước và đặc biệt là đối với các nước đang phát triển như chúng ta hiện nay.Đối với nước ta hiện nay mặc dù công nghệ này mới được phát triển cách đây không lâu, khoản đầu thập niên 60 nhưng khí CH4 sinh ra đã được ứng dụng vào rất nhiều mục đích và mang lại rất nhiều kết quả, chúng ta sẽ tìm hiểu các lợi ích chính mà biogas đã mang lại như. - Thứ nhất lợi ích về mặt xã hội - Thứ hai lợi ích trong nông nghiệp - Thứ ba lợi ích môi trường. II. lợi ích của biogas mang lại. 1. giải quyết vấn đề chất đốt,lợi ích xã hội Việc phát triển khí sinh học là một bước tiến quang trọng để tiến tới giải quyết vấn đề thiếu chất đốt ở nông thôn, đó là mối quan tâm của cộng đồng dân cư nông thôn. Sử dụng biogas, một chất đốt thu được từ các nguồn sinh vật dồi dào trong tự nhiên, là một nguồn thay thế cho các nhiên liệu rắn như than và củi đã mang lại một sự thay đổi cơ bản trong lịch sử chất đốt đối với các vùng nông thôn. Đó là một sáng tạo kỹ thuật quan trọng không chỉ giải quyết chất đốt cho nông dân và các dân cư ở nông thôn mà còn tiết kiệm được một lượng lớn than cho quốc gia. Phát triển biogas còn giải quyết được một số vấn đề nảy sinh khác do thiếu chất đốt.. Một lượng lớn lao động trước đây dùng để kiếm củi và vận chuyển than có thể đưa vào sản xuất nông nghiệp. việc giảm nhu cầu đun củi đã giảm được nạn phá rừng và tăng thêm diện tích rừng. Tiền để mua than và nhiên liệu rắn khác có thể tiết kiệm được và giảm nhẹ gánh nặng tài chính cho người dân, hàng năm tiết kiệm được một số tiền lớn cho quốc gia. Số lượng lớn than nhà nước cung cấp cho nông thôn và chi phí khổng lồ vào việc vận chuyển cũng sẽ tiết kiệm được để đưa vào xây dựng công nghiệp. sau khi phát triển biogas người phụ nữ được giải phóng khỏi các việc vặt trong gia đình và có thể tham gia vào sản xuất nông nghiệp nhiều hơn vì khi sử dụng gas để nấu bếp thì tiết kiệm được nhiều thời gian hơn là nấu bằng củi, do nhiệt năng mà gas sinh ra khi cháy cao, vào khoản 44.106 j/kg so với củi khô là 10.106 j/kg. sử dụng biogas hiệu quả cũng là một hình thức tiết kiệm điện năng và tiền bạc một ví dụ cụ thể Ở tỉnh Vĩnh Long, với tổng đàn heo hơn 320.000 con (năm 2009) thì lượng phân thải ra hơn 300.000 tấn/năm. Theo tính toán của các nhà chuyên môn, mỗi con heo thải ra môi trường khoảng 1 tấn phân/năm. Nếu thu gom hết, sử dụng sản xuất biogas thì mỗi năm có thể sản xuất được 13,5 triệu khối khí mêtan, cung cấp gần 30 triệu KWh điện năng, nếu tính bình quân giá điện hiện nay là 3000đ/kwh thì mỗi năm có thể tiết kiệm được 90 tỉ đồng cho quốc gia và làm giảm đáng kể giá thành chăn nuôi (khoảng 7- 10%) Biogas có thể dùng để thắp sáng và công suất của loại đèn dùng biogas cũng rất đa dạng có thể đáp ứng được nhu cầu của mọi người. 2. kích thích sản xuất nông nghiệp Phát triển biogas là một con đường quan trọng để kích thích sản xuất nông nghiệp, biogas làm tăng đáng kể số lượng và chất lượng phân hữu cơ, phân người và súc vật, rơm rạ và chất thải thực vật, các loại lá cây đều có thể trở thành phân bón sau khi lên men qua phân hủy ở những hầm biogas đậy kín không khí. Thay vì trước kia sau khi thu hoạch có thể mang rơm về nhà làm chất đốt thì bây giờ rơm được ủ trực tiếp ngoài đồng để làm phân bón hoặc có thể mang về ủ trong hầm biogas vừa lấy được khí gas để sử dụng mà lại có phân để bón cho ruộng, bã thải biogas còn dùng làm thức ăn khô cho gia súc,các thành phần dinh dưỡng trong bã thải của biogas đã được tăng lên rất nhiều lần, Thành phần nitơ của chúng được chuyển thành amoniac dễ dàng hấp thụ hơn đối với các cây trồng, như vậy cải thiện được phân bón. Theo kết quả nghiên cứu của các viện nông nghiệp thì thành phần amoniac của phân hữu cơ được ủ men trong 30 ngày ở một hầm biogas đã tăng lên 19.3% và thành phần photphat hưu ích tăng lên 31.8%.ủ kín phân hữu cơ này trong các hầm biogas cũng ngăn cản được sự bốc hơi và mất mát amoniac. Phân được ủ trong các hầm biogas đã chứng tỏ làm tăng năng suất nông nghiệp. theo thực nghiêm, năng suất ngô có thể tăng 28%.lúa nước tăng 10% . lúa mì tăng 12,5% . bông tăng 24,7%. Nếu dùng nước thải từ hầm biogas để ngâm hạt giống thì số lượng hạt giốn này mầm sẽ tăng cao hơn hẳng so với hạt giống không được ngâm phân. Các thân cây, các loại cỏ dại mọc ở nước, lá cây và các chất thải khác đều là những vật liệu tốt cho việc sản xuất biogas . Người nông dân có thể tích trữ được các vật liệu này để đưa vào hầm biogas trong bất kỳ thời gian nào, do vậy làm tăng nguồn phân bón cho cây trồng. Các chất hữu cơ như phân động vật, các loại cây xanh, sau khi phân hủy để sản xuất biogas lại trở thành một loại phân hữu cơ giàu dinh dưỡng. các nguyên tố N,P,K của nguyên liệu sau khi phân hủy hầu như không bị tổn thất mà lại chuyển hóa sang dạng phân mà cây trồng dễ hấp thụ. Thí nghiệm đã cho thấy phân được phân hủy trong thiết bị biogas so với phân được lưu giữ trong bể chứa phân để hở có hàm lượng nitơ tổng số cao hơn là 14% và hàm lượng nito amoni cao hơn là 19,4%. Bã thải của thiết bị cả phần lỏng và phần đặc khi sử dụng để bón cho cây đều cho năng suất tăng. khi được bón loại phân này thì cây trồng phát triển khỏe mạnh ít sâu bệnh. Tác dụng cải tạo đất của loại phân này cũng thể hiện rõ sau 2 – 3 năm bón liên tiếp. Cung cấp thức ăn bổ sung cho chăn nuôi khi các chất hữu cơ phân hủy kỵ khí, một phần quan trọng được chuyển hóa thành các axit amin mới do quá trình tăng trưởng sinh khối của các vi khuẩn. Chẳng hạn với phân trâu, bò người ta đo được toàn bộ các axit amin đã tăng 230% sau khi phân hủy. Ngoài ra một lượng lớn B12 đáng kể được tổng hợp trong quá trình phân hủy. để sử dụng được nguồn này làm thức ăn cho gia súc, gia cầm người ta thường tiến hành lấy bã thải lên và tiến hành sấy khô, đóng thành bánh và để dành cho gia súc, gia cầm sử dụng trực tiếp. Nuôi thủy sản khi sử dụng bã thải làm thức ăn cho cá thì, các chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của các thực vật phù du lẫn các động vật phù du là nguồn thức ăn cho cá. Do vậy sản lượng cá tăng đáng kể. Nguồn chất thải biogas cũng là một loại thức ăn vô cùng tốt cho việc nuôi giun của các hộ có nuôi giun. 3. biogas góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng,bảo vệ môi trường. Phát triển chương trình biogas cũng là con đường hiệu quả để giải quyết vấn đề phân bón và cải thiện vệ sinh môi trường, tiêu chuẩn sức khỏe ở nông thôn. Nó là biện pháp để thủ tiêu các trứng sán, giun, và các loại ký sinh trùng khác sống trong mọi loại phân. Thu gom tất cả các phân thải của gia súc và người vào một hầm biogas là cách giải quyết vấn đề chất thải tốt nhất . Viện ký sinh trùng của nhiều nước đã công bố rằng: sau khi ủ lên men, bã thải chỉ còn rất ít trứng các ký sinh trùng.giun sán giảm bớt 95%. số lượng trứng sán, giun và các ấu trùng gây hại khác tìm thấy có thể giảm tới 99%. Nơi nào phát triển hầm khí sinh vật tốt, nơi đó sẽ kiểm soát có hiệu quả các bệnh về kí sinh trùng và bệnh giun sán, vệ sinh nông thôn được biến đổi tốt hơn, người làm nông nghiệp được bảo vệ, tiêu chuẩn chung về bảo vệ sức khỏe được nâng lên rõ rệt. Ngoài ra như trên ta đã nói thì trong thành phần khí sinh học do phân hủy xác của các sinh vật nên có một lượng lớn khí metan khoản trên 50% lượng khí thoát ra và 30% còn lại là cacbonic và hơi nước, đây là các khí góp một phần rất to lớn trong việc gây nên hiệu ứng nhà kính, một vấn đề nóng bỏng không kém. Như vậy việc gom xác động thực vật lại để phân hủy một chỗ và sử dụng khí metan là một cách góp phần giảm nguy cơ gây hiệu ứng nhà kính. 4. biogas và vấn đề cơ giới hóa nông nghiệp Phát triển biogas cũng có thể tạo nên một nguồn nhiên liệu mới cho việc cơ giới hóa nông nghiệp. Hiện nay, ở một số quốc gia trong đó có Việt Nam, biogas được dùng với số lượng lớn không chỉ để nấu ăn, thắp sáng, mà còn để kéo các máy nông nghiệp. Biogas được dùng như một loại nhiên liệu chất lượng cao để nấu ăn và thắp sáng, cũng như cơ giới hóa, điện khí hóa nông nghiệp: biogas được dùng để chạy các máy phát điện công suất nhỏ quy mô hộ gia đình, và một số động cơ khác. Như máy cày công xuất nhỏ đặt gần các bể khí biogas và có dây dẫn nạp khí liên tục cho máy, hoặc là có các bình trữ khí cỡ nhỏ lắp trên máy. III. nguồn nguyên liệu làm biogas và các yếu tố ảnh hưởng. Nguyên liệu để làm biogas rất đa dạng và phong phú đối với các vùng nông thôn gồm tất cả các rác thải nông nghiệp có khả năng phân hủy sinh học như là rơm, cỏ, lá cây, trái cây, các loại rau quả hỏng, phân gia súc, gia cầm các loại,tùy thuộc vào mỗi loại nguyên liệu khác nhau mà lượng khí sinh ra nhiều hay ít khác nhau. Trong quá trình hình thành khí thì một thống số quan trọng là tỉ số cacbon/nito của nguyên liệu la nằm trong khoản 30 la hợp lý. Bản Đặc tính và lượng khí sinh ra của một số nguyên liệu Nguyên liệu Hàm lượng chất khô(%) Lượng thải hàng ngày(kg) Tỉ lệ các bon/nito Sản lượng khí hàng ngày(lit/kg) Tổng lượng khí cho lit/ngày tính trung bình/con Phân bò Phân Trâu Phân lợn Phân gia cầm Phân người Bèo tây tươi Rơm rạ khô 18-20 16-18 24-33 25-50 20-34 4-6 80-85 15-20 18-25 1,2-4 0,02-0.05 0,18-0,34 24-25 24-25 12-13 5-15 2,9-10 12-25 48-117 15-32 15-32 40-60 50-60 60-70 0,3-0,5 1,5-2,0 470 470 130 1,925 16.9 Ngoài ra quá trình hình thành khí còn chiệu sự chi phối của nhiều yếu tố khác như: ảnh hưởng của pH, pH thích hợp để hầm hoạt động là nằm trong khoản 6,6-7,6 ảnh hưởng của nhiêt độ nhiệt độ, nhiệt độ thích hợp là 350C-550C,nhiệt độ cao thì quá trình diễn ra nhanh hơn,nhiệt độ thấp thì quá trình diễn ra chậm nhưng nết vượt ngưỡng cho phép thì bể không hoạt động được do các vi khuẩn bị chết. hàm lượng chất khô thời gian lưu, đối với phân gia súc là 30-60 ngày và đối với thực vật là 100 ngày. IV. các phản ứng hóa học và sự hình thành khí. Quá trình hình thành khí trong hầm biogas trải qua ba giai đoạn với mỗi giai đoạn có sự có mặt của một chủng loại vi sinh vật khác nhau.. 1. Giai đoạn thủy phân cơ chất. Trong chất thải hữu cơ làm nguyên liệu lên men metan cũng gồm các thành phần chủ yếu hydratcacbon(chủ yếu là xenluloza, tinh bột)protein.lipit, ở giai đoạn này các thành phần nói trên bị phân hủy dưới tác động của men hydrolaza do vi sinh vật tiết ra để hình thành các hợp chất đơn giản hơn có thể tan trong nước ( các đường đơn, các peptit, glyxerin.axit béo, axit amin,…v.v). các vi sinh vật tham gia vào giai đoạn này là clostridium thermocellum chuyển xenluloza thành rượu etylic,hydro và CO2 chuyển xenluboza thành axit lactic, axit axetic. 2. Giai đoạn hình thành các axit hữu cơ. Dưới tác động của các enzym vi sinh vật tiết ra thì các chất hữu cơ dễ tan chuyển thành các axit hữu cơ ( axit axetic,axit propionic. Axit butyric…) rượu etylic, rượu metylic, khí cacbonic.và hidro ở giai đoạn này chúng ta có thể gặp một số chủng loại vi khuẩn sống trong điều kiện vô cùng kỵ khí như là: bacteroides.suminicola, clostridium, bifido bacterium. 3. giai đoạn hình thành metan. Đây là giai đoạn quan trọng nhất vì nó là giai đoạn hình thành khí metan, dưới tác động của các vi khuẩn các axit hữu cơ và các hợp chất khác chuyển thành khí metan, cacbonic, oxy,nitơ hydro sunfua …các vi sinh vật tham gia vào quá trình này là metanobacterium thermoaceticum, methanosarcina barkeri… sự tạo thành metan có thể diễn ra theo hai cách sau. CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O CH3COOH → CH4 + CO2 Các axit hữu cơ có phân tử lượng cao sẽ bị phân hủy và hình thành CH4 theo chuỗi phản ứng sau. R-COOH → R1COOH → CH3COOH → CH4 + CO2 Các vi sinh vật ưa ẩm hoạt động ở nhiệt độ tối ưu là 30 – 450C nhiệt độ tối ưu đối với các vi sinh vật chiệu nhiệt 50 – 550C pH thích hợp là 6,5- 8 Bản các phản ứng hình thành metan và sự hoạt động của các vi khuẩn. Tên vi sinh vật Phản ứng 1.Methanobacterium sochngeni: Methanococcus mazei Methanosarcina barkeli Methanosarcina methanica CH3COOH→ CH4+CO2 2.Methanobacterium propionicum: Methanosarcina methanica Methanobacterium suboxydans 4CH3CH2COOH+2H2O→7CH4+5CO2 2CH3(CH2)2COOH+2H2O+CO2→CH4+4CH3COOH 3.Methanobacterium omelianskii 2CH3CH2OH→3CH4+2CH3CH2OH+CO2→CH4+CH3CH2COOH 4.methanobacterium suboxydan CH3COCH3+H2O→2CH4+CO2 V. phân loại hầm biogas . Hầm biogas hiện nay được chia ra hai loại chính tùy theo hình thức nạp nhiên liệu đó là loại hầm nạp bán liên tục và loại hầm nạp nguyên liệu theo từng mẻ. 1 loại hầm nạp theo từng mẻ, loại hầm này thì nguyên liệu được nạp vào hầm theo kiểu từng mẻ và mỗi mẻ trải qua thời gian phân hủy hết thì sẽ được nạp vào thay thế bằng một mẻ nguyên liệu mới. Loại này thường làm đối với các nới có nguồn nguyên liệu lớn, dồi dào và thường tập trung hầm chủ yếu là loại hầm dùng túi ủ loại lớn và thường đào hầm ủ nguyên liệu thường là rác thải của các nhà máy tinh bột, hay là các hợp tác xã dùng để xử lý một lượng lớn rác thải nông nghiêp, nguyên liệu được nạp vào một lần và đậy kín nắp lại,. loại này không thích hợp cho các hộ gia đình chăn nuôi có quy mô nhỏ, chỉ dùng cho các khu vực có một nguồn nguyên liệu dồi dào. Chi phí để lắp đặt cũng tương đối rẻ so với lợi nhuận mà nó mang lại. Thường là các hầm không xây mà đào trên mặt đất cho nên loại này yêu cầu một diện tích khá lớn và phải xa khu dân cư để tránh các vấn đề sảy ra ngoài ý muốn như các tai nạn do rò rỉ khí gas hay là các mùi khó chiệu. Nhưng ngược lại thì loại này lại có thể sử lý được một lượng rác thải hữu cơ vô cùng to lớn và lượng khí hầm này sinh ra thì rất là mạnh. 2. Loại bán liên tục a, loại hầm biogas sinh khí kiểu vòm cố định Loại này được cấu tạo gồm: Bể kín khí xây dựng bằng vật liệu gạch đá,bêtông , đỉnh hầm và đáy có dạng bán cầu, được làm kín, không cho thấm thoát khí ra ngoài bằng cách trát một số lớp vữa trên bề mặt phía trong của hầm. Hầm này thường được cung cấp nguyên liệu theo kiểu bán liên tục mỗi ngày hoặc vài ngày một lần, khí sinh ra tăng lên và được tích lại ở phần vòm phía trên. Áp suất khí lên vòm có thể đạt tới 1-1,5 m áp lực nước. các chất liệu cung cấp cho các loại hầm sinh khí này thường là các loại phân, và chất thải nông nghiệp. Sản lượng khí sinh ra vào khoản 0,1-0,2 dung tích trên một khối lượng dung tích tương đương trong ngày, thời gian ủ trong hầm là 60 ngày ở nhiệt độ 250C. Ưu điểm: không có bộ phận nào bằng thép, chủ yếu bằng xi măng. Do đó giá thành xây dựng hầm biogas này tương đối rẻ, xây dựng thiết kế kỹ thuật tương đối đơn giản và dễ làm. Có thể xây hầm âm trong lòng đất để ít tốn diện tích đất trong nông nghiệp Nhược điểm: - do hầm làm bằng xi măng cho nên không thể đảm bảo kín khí tuyệt đối được mà luôn có một lượng khí bị thoát ra ngoài qua các lổ, tuy lượng khí thoát ra không nhiều nhưng mà nó góp phần làm giảm hiệu xuất sinh gas của hầm. -Loại này thường dễ bị nứt sau một thời gian sử dụng nếu như xây không đạt yêu cầu. -phải do thợ xây xây, nếu như những người tay nghề thấp thì khó làm được, và thời gian không bền, do nhiều yếu tố như là làm móng không kỹ, hoặc là do lựa chọn vị trí làm không thích hợp rồi sau một thời gian thì hầm bị nứt và kết quả là không sử dụng được nữa. b, loại nắp di động. Hầm lọại này được phát triển mạnh ở Ấn Độ,nó có một bể hình trụ, độ cao hầm so với đường kính hầm có một tỉ lệ trong phạm vi 2,5-4,1 :1, được xây dựng bằng gạch,betong lưới thép. Nguyên liệu đầu vào chủ yếu là các loại phân cung cấp bán liên tục,và được lấy bã thải ra làm phân bón qua một ống tháo với lượng bằng lượng nguyên liệu đưa vào hâm. Thời gian duy trì nguyên liệu trong hầm khoản 30 ngày đối với môi trường khí hậu ẩm và 50 ngày đối với vùng khí hậu lạnh. Sử dụng phân chuồng với chất đặc, rắn 9 %, năng suất khí sản ra chiếm 0,2-0.3 dung tích ứng với khối lượng nguyên liệu cho vào trong ngày một cách tương đối ổn định. Áp lực khí tùy thuộc vào thùng chứa khí trên một đơn vị diện tích và thay đổi trong phạm vi 4-8 cm áp lực nước. Ưu điểm -Độ chiệu lực tốt, bền, sử dụng được lâu. - ổn định được áp suất trong hầm Nhược điểm -Nắp vòm thường làm bằng thép có độ bền trung bình. Giá thành cao. việc chống ăn mòn khó khăn do nắp phải di động. c. hầm sinh khí kiểu túi. Hầm kiểu này bao gồm một ống trụ bằng chất dẻo tổng hơp hoặc bằng một túi chất dẻo mềm là phụ phẩm của các nhà máy sản xuất nhôm, kèm theo túi chất dẻo này lắp thêm các ống nạp chất liệu vào túi và ống tháo bã phân ra . lắp một ống lấy khí từ túi ra ngoài. ống nạp chất liệu được đặt sao cho áp lực trong túi duy trì thấp hơn 40 cm áp lực nước. khí sinh ta tập trung trong túi dưới dạng dưới một màng chất dẻo co dãn tốt theo áp suất lớn hay nhỏ. Một hầm sinh khí kiểu túi với dung tích 50m3 và vân nậng 270 kg và dễ dàng bố trí vào trong một rãnh nông. Nguyên liệu được nạp vào trong túi theo kiểu bán liên tục với một khối lượng bằng với lượng bã được lấy ra từ cửa tháo. Thời gian để ủ chất liệu thay đổi tùy theo loại phân động vật từ 60 ngày ở 15-20 0C đến 30 ngày ở nhiệt độ 30-350C Hầm kiểu túi có thành tường đặc biệt mỏng. nó có thể nhờ nhiệt mặt trời chiếu trực tiếp để tăng nhiệt. sản lượng khí từ các túi có thể đạt tới 0,23-0,61 dung tích khí so với dung tích chất liệu nạp vào hàng ngày và nó tùy thuộc vào các điều kiện địa phương, sự dồi dào có sẵn các nguyên liệu nạp. Nếu như chất dẻo hoặc màn PVC không kiếm được ta có thể là bằng betong với một màng tích khí mềm dẻo đặt mềm dẻo đặt ở trên đỉnh bê chứa betong. Ưu điểm -Do là dùng chất liệu bằng chất dẻo nên việc lắp đặt hệ thống và vận hành không mấy khó khăn. -Chi phí cũng thấp hơn hẳn so với những kiểu hầm khí loại khác. - yêu cầu kỹ thuật không cao, mọi người đều có thể làm được,không cần phải cố có chuyên viên dẽ triển khai về các vùng nông thôn. -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 hơn ở vùng nông thôn hẻo lánh. Và thường bị thủng do bị chuột cắn hay là các vật sắc nhọn đâm phải. -nhưng về mùa đông thì phải có biện pháp ủ kín chống rét nếu không thì hệ thống sẽ hoạt động không hiệu quả do không có lớp cách nhiệt với môi trường. d. hầm sinh khí kiểu nước ngoài Loại hầm khí kiểu này ít gặp ở Việt Nam do yêu cầu kỹ thuật phức tạp, loại hầm kiểu này có thêm hệ thống sinh nhiệt bộ phận này giúp cho hầm có thể đạt được năng suất phân hủy khí cao nhất một nguyên nhân nữa mà khiến cho các loại này ít ở Việt Nam là chi phí xây dựng khá cao. Như vậy mỗi loại hầm biogas đều có một điểm mạnh và điểm yếu khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện của từng vùng, miền, quy mô của trang trại chăn nuôi, và số vốn đầu tư mà ta có thể triển khai xây dựng mô hình nào cho hợp lý nhất CHƯƠNG II : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Để đánh giá được mức độ hiệu quả của việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường ta tiến hành xác định và phân tích một số thông số kỹ thuật. I. pH. pH là một thông số chỉ số đo độ hoạt động của các ion hidro (H+) trong dung dịch cho nên pH cũng chính là độ axít hay bazơ của mẫu nước cụ thể: pH 7 là môi trường bazơ,pH=7 là môi trường trung tính. Như các phần trên ta đã nói thì các vi sinh vật hoạt động trong túi biogas chỉ có thể hoạt động trong mức pH từ 6.6-7.6 nên việc ổn định pH trong túi ủ để cho các vi sinh vật phát triển một cách tốt nhất luôn là một vấn đề quan trọng trong việc vận hành và sử dụng túi biogas. pH đầu vào 6.8 pH đầu ra 7.1 Trong quá trình nạp nguyên liệu đầu vào thì có thể do lẫn một số tạp chất như là các nước tẩy rửa trong nước sinh hoạt với nồng độ nhỏ nên mẫu nước đầu vào khi mang đi phân tích có chỉ số pH nghiêng về phía bazơ nhưng con số này vẫn còn ổn định trong mức giới hạn mà các vi sinh vật có thể hoạt động tốt được. Đối với mẫu nước đầu ra do có sự hoạt động mạnh của các vi sinh vật trong túi ủ nên mẫu nước này có giá trị pH nằm trong khoản thích hợp hơn, 7.1 một giá trị thể hiện mức nước gần như là trung tính. Sau việc phân tích pH thì ta thấy việc ổn định pH trong túi biogas đã được ổn định và nằm trong mức an toàn. Do pH ảnh hưởng tới việc hoạt động của các vi sinh vật. Nếu như một hầm ủ biogas nào đó không cho khí thì một trong những thông số hàng đầu ta mà cần phải kiểm tra đó là thông số pH rồi sau đó có cách điều chỉnh pH về mức thích hợp, sao cho sự hoạt động của hầm là tốt nhất. II. TS (Total Solids) tổng chất rắn. Là bao gồm các chất rắn trong nước có thể là những chất tan hoặc không tan. Các chất này bao gồm cả những chất vô cơ lẫn các chất hữu cơ. Tổng hàm lượng các chất rắn là lượng khô tính bằng gam của phần còn lại sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 1050C cho tới khi khối lượng không đổi. Kết quả của mẫu biogas TS đầu vào 56.60 (g/L) TS đầu ra 5.50 (g/L) Biểu đồ so sánh tổng hàm lượng chất rắn giữa đầu vào và đầu ra Ta có thể nhận thấy rằng hàm lượng chất rắn tổng cộng trong hai mẫu nước đầu vào và đầu ra khác nhau rất rõ rệt, kết quả đầu ra giảm vào khoản 10,3 lần so với đầu vào. Điều này cho thấy khả năng phân hủy các chất rắn trong hầm đạt hiệu quả rất cao. Vậy việc dùng công nghệ biogas để xử lý chất thải rắn là một hướng giải quyết hợp lý, có chi phí thấp và mang lại nhiều lợi ích khác nữa ngoài việc xử lý được chất thải. III. COD. COD (Chemical Oxygen Demand )là một thông số môi trường dùng trong kiểm định chất lượng nước, là lượng oxygen cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ có trong nước. Thông số này có ý nghĩa là nó thể hiện toàn bộ các chất hữu cơ có thể bị oxy hóa bởi tác nhân hóa học. Do vậy, thông số này càng lớn thì chứng tỏ hàm lượng các chất hữu cơ phân hủy bằng phương pháp hóa học càng nhiều, điều đó chứng tỏ mẫu nước đó càng ô nhiễm. Đối với mẫu nước của túi biogas mà ta đang đề cập ở đây thì qua quá trình phân tích cho ta thấy được hiệu quả xử lý ô nhiễm của thiết bị là rất cao, COD đầu vào 39488 (mg/L) COD đầu ra 9600 (mg/L) Biểu đồ so sánh hàm lượng COD giữa đầu vào và đầu ra Kết quả phân tích giữa mẫu đầu vào và đầu ra thì ta thấy rõ là hàm lượng chất hữu cơ có thể phân hủy được bằng con đường hóa học ở đầu ra giảm 4.1 lần so với mẫu đầu vào. Vậy ta thấy biogas cũng là một cách hữu hiệu để xử lý thông số COD. IV. BOD5. BOD (Biochemical Oxygen Demand) là nhu cầu oxygen sinh hóa, cũng như COD thì BOD cũng là một thông số chất lượng nước, là lượng oxygen cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước. Thông số này có ý nghĩa là chỉ thể hiện lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa nhờ vai trò vi sinh vật. Thông số này thường được xác định bằng lượng oxy mà vi sinh vật sử dụng trong 5 ngày ở nhiệt độ 200C. BOD5 đầu vào 24980 (mg/L) BOD5 đầu ra 1620 (mg/L) Biểu đồ tương quan giữa BOD5 đầu vào và BOD5 đầu ra Qua bảng số liệu và biểu đồ trên ta cũng thấy rằng BOD5 cũng như COD có sự giảm mạnh khoản 15.4 lần sau khi được ủ trong túi biogas. Do vậy, một lần nữa ta lại khẳng định được khả năng làm giảm sự ô nhiễm môi trường trong công nghệ biogas. V. NITƠ TỔNG. VI. PHOT PHO TỔNG.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docTiểu luận- Tìm nhiểu về Biogas.doc