Bài giảng sản xuất khí sinh học Biogas

Chương 4 1 SẢN XUẤT KHÍ SINH HỌCSẢN XUẤT KHÍ SINH HỌC (BIOGAS)(BIOGBài giảng sản xuất khí sinh học BiogasBài giảng sản xuất khí sinh học BiogasBài giảng sản xuất khí sinh học BiogasBài giảng sản xuất khí sinh học BiogasAS) Nhóm MoitruongNhóm Moitruong Bài giảng Bài giảng 2 DANH SÁCH NHÓM MOITRUONG NGÔ THÚY AN VÕ ĐAN THANH DƯƠNG MAI LINH PHAN.

Bài giảng SẢN XUẤT KHÍ SINH HỌC (BIOGAS) Nhóm_Moitruong DANH SÁCH NHĨM_MOITRUONG NGƠ THÚY AN VÕ ĐAN THANH DƯƠNG MAI LINH PHAN PHƯỚC TOÀN NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG BÙI THỊ MAI PHỤNG (nhóm trưởng) SỰ RA ĐỜI CỦA KHÍ SINH HỌC BIOGAS Khủng hoảng lượng (những năm 70 kỉ XX) Gây thiệt hại kinh tế: – Nước nghèo – Và nước sử dụng lượng ngoại nhập Tìm kiếm nguồn lượng thay GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS  Biogas, sản phẩm trình phân hủy yếm khí chất hữu  Là nguồn lượng để thay  Biogas sử dụng:  Nấu nướng,  Thắp sáng,  Sưởi ấm,  Phát điện GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS Nguyên liệu cho trình sản xuất biogas:  Phân người,  Phân gia súc,  Bùn cống rãnh, bùn thải công nghiệp,  Phế phẩm nông nghiệp,  Rác thải GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS Thành phần biogas sau:  Methane (CH4): 55 – 65%  Carbon dioxide (CO2): 35 – 45%  Nitrogen (N2): – 3%  Hydrogen (H2): – 1%  Hydrogen sulfide (H2S): – 1% GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS Nhiệt trị:  CH4: gần 9.000 kcal/m3  Biogas: khoảng 4.500 – 6.000 kcal/m3 (phụ thuộc vào % CH4/biogas) Mục đích, lợi ích giới hạn cơng nghệ sản xuất khí sinh học Các mục đích lợi ích cơng nghệ khí sinh học: • Tạo nên nguồn lượng chỗ • Cố định chất thải • Biến đổi chất hữu phức tạp thành chất vơ thích hợp cho trồng hấp thu • Vơ hiệu hóa mầm bệnh Mục đích, lợi ích giới hạn cơng nghệ sản xuất khí sinh học Hạn chế ứng dụng cơng nghệ sinh học: • Vốn đầu tư cao • Việc vận hành bảo quản tương đối phức tạp • Việc vơ hiệu hóa mầm bệnh điều kiện yếm khí thường đạt hiệu khơng cao Ưu, khuyết điểm cơng nghệ khí sinh học Ưu điểm  Sản xuất CH4 chất thải để sử dụng Nhược điểm  Có khả cháy nổ  Vốn đầu tư cao  Đòi hỏi vận hành bảo quản tốt  Tiêu diệt phần lớn hạt cỏ dại mầm bệnh  Xử lý phân người gia súc   Bảo vệ nguồn lượng địa phương (củi, dầu…) Tạo thể tích chất thải lớn ban đầu  Nước thải hầm ủ khả gây ô nhiễm nguồn nước 10 Các nhân tố mơi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng nhiệt đợ Hình 4.5: Ảnh hưởng nhiệt độ lên khả sinh khí hầm ủ (Price and Cheremisinoff, 1981 trích dẫn Chongrak, 1989) 23 Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng nhiệt độ  Ở nước vùng ôn đới:  Nhiệt độ môi trường thấp  tốc độ sinh khí chậm  Khi nhiệt độ dưới 100C, thể tích khí sản xuất giảm mạnh  Để cải thiện tốc độ sinh khí:  Dùng biogas để đun nóng nguyên liệu nạp, đun nước nóng để trao đổi nhiệt qua ống hình xoắn ốc lắp đặt sẵn lịng hầm ủ 24 Các nhân tố mơi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng nhiệt đợ  Ngồi ra, cịn dùng nhựa để bao hầm ủ lại  thiết kế cho phần hầm ủ chứa nước lượng nước đun nóng lên xạ mặt trời  tạo lớp cách nhiệt với môi trường cách phủ phân compost lên hầm ủ 25 Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng pH  Điều chỉnh pH hầm ủ = 6,6 - 7,6  pH tối ưu = - 7,2  Ở pH = 5,5: vi khuẩn tạo axit sống, vi khuẩn tạo methane bị ức chế  pH hầm ủ < 6,6: nguyên liệu ủ có nhiều axit béo độc tố nguyên liệu nạp làm ức chế vi khuẩn sinh methane 26 Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng pH  Để nâng pH:  Ngưng nạp nguyên liệu vào hầm ủ để vi khuẩn sinh methane sử dụng hết axit thừa  Có thể dùng vơi để trung hòa pH hầm ủ 27 Các nhân tố mơi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng đợ kiềm  Nên giữ độ kiềm hầm ủ: 2.500 – 5.000 mg/L để tạo khả đệm tốt cho nguyên liệu nạp 28 Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng đợ mặn  Vi khuẩn sinh methane có khả thích nghi với nồng độ muối ăn NaCl nước  Với nồng độ < 0,3% khả sinh khí khơng giảm đáng kể  Như vậy, việc phát triển hầm ủ biogas vùng nước lợ mùa khơ khơng gặp trở ngại nhiều (Lê Hồng Việt, 1998) 29 Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng chất dinh dưỡng  Nguyên liệu nạp nên phối trộn để đạt C/N = 25/1 - 30/1  Vi khuẩn sử dụng carbon nhiều sử dụng đạm từ 25 – 30 lần  P, Na, K Ca quan trọng đối với q trình sinh khí  Tuy nhiên, C/N coi nhân tố định  Phân người có C/N thấp C/N tối ưu nên phối trộn với rơm rạ, lục bình, rác vườn 30 Các nhân tố mơi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp  Biểu thị nhân tố:  Hàm lượng CHC: COD/m3*ngày hay VS/m3*ngày  Thời gian lưu trữ hỗn hợp nạp hầm ủ: HRT  Lượng COD nạp cao  tích tụ axit béo  giảm pH hầm ủ  gây bất lợi cho vi khuẩn methane  Lượng COD nạp thấp  lượng khí sinh thấp  không đem lại hiệu kinh tế 31 Các nhân tố mơi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp   Lượng CHC nạp tối ưu  Hầm ủ khơng có giá bám: – kgVS/m3*ngày hay – kgCOD/m3*ngày;  Hầm ủ có giá bám: – 15 kgVS/m3*ngày hay - 30 kgCOD/m3*ngày Thời gian tồn lưu (HRT) hỗn hợp nạp tối ưu  Hầm ủ khơng có giá bám: 10 – 60 ngày 32 Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp   Lượng CHC nạp tối ưu  Hầm ủ khơng có giá bám: – kgVS/m3*ngày hay – kgCOD/m3*ngày;  Hầm ủ có giá bám: – 15 kgVS/m3*ngày hay - 30 kgCOD/m3*ngày Thời gian tồn lưu (HRT) hỗn hợp nạp tối ưu  Hầm ủ khơng có giá bám: 10 – 60 ngày  Hầm ủ có giá bám: 33 Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp  Thời gian tồn lưu (HRT) hỗn hợp nạp tối ưu  Hầm ủ khơng có giá bám: 10 – 60 ngày  Hầm ủ có giá bám:  Cột lọc yếm khí: – 10 ngày  Hầm ủ UASB: 0,5 – ngày 34 Các nhân tố mơi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng lượng nguyên liệu nạp  Thời gian tồn lưu HRT phụ thuộc vào loại nguyên liệu nạp điều kiện môi trường hầm ủ Tải FULL (64 trang): https://bit.ly/3K4zcJT Dự phịng: fb.com/TaiHo123doc.net Thể tích hầm ủ HRT = Thể tích nguyên liệu nạp 35 Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến q trình lên men yếm khí  Ảnh hưởng chất khoáng nguyên liệu Tải FULL (64 trang): https://bit.ly/3K4zcJT nạp Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net  Có tác động tích cực đến q trình sinh khí methane, ví dụ: nồng độ Ni thấp làm tăng trình sinh khí  Có tác động tiêu cực đến q trình sinh khí methane  Hiện tượng cộng hưởng: tăng độc tính ngun tố có mặt nguyên tố khác  Hiện tượng đối kháng: giảm độc tính ngun tố có mặt nguyên tố khác 36 Bảng 4.3 Hiện tượng cộng hưởng đối kháng cation đối với q trình lên men yếm khí Cations gây đợc Cations cộng hưởng Cations đối kháng Ammonium – N Ca, Mg, K Na Ca Ammonium – N, Mg K, Na Mg Ammonium – N, Ca K, Na K Na K, Na Ammonium – N, Ca, Mg K (Nguồn EPA, 1979 được trích dẫn Chongrak, 1989) 37 4360165 ... LƯỢC VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS Nhiệt trị:  CH4: gần 9.000 kcal/m3  Biogas: khoảng 4.500 – 6.000 kcal/m3 (phụ thuộc vào % CH4 /biogas) Mục đích, lợi ích giới hạn cơng nghệ sản xuất khí sinh học Các... HỌC BIOGAS  Biogas, sản phẩm trình phân hủy yếm khí chất hữu  Là nguồn lượng để thay  Biogas sử dụng:  Nấu nướng,  Thắp sáng,  Sưởi ấm,  Phát điện GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS. .. cho trình sản xuất biogas:  Phân người,  Phân gia súc,  Bùn cống rãnh, bùn thải công nghiệp,  Phế phẩm nông nghiệp,  Rác thải GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH HỌC BIOGAS Thành phần biogas sau: