Nghiên cứu điều tra và đề suất khả năng sử dụng năng lượng biogas khu vực trường đại học nông nghiệp hà nội

Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần có nhiều đầu tư phủ tổ chức nước ngồi cho dự án sử dụng nhiên liệu sinh học thân thiện với mơi trường thay cho nhiên liệu hóa thạch Mục đích hướng tới mơi trường sống tiện lợi văn minh cho người dân Hầm Biogas giải pháp để tạo điều kiện cho sống them đại hơn,vỡ tụi quan tâm nghiên cứu đề tài lien quan đến hầm Kh biogas quy mô trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội,nơi tơi sinh óa sống học tập ,nhằm đóng góp phần nhỏ bé cơng sức việc ận lu giữ gìn mơi trường thêm Trong trình thực đề tài này,tụi nhận giúp đỡ tố nhiều cá nhân tổ chức Đầu tiên xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tn tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đặng Tiến Hòa Giảng viên Khoa Cơ gh Điện trường Đại Học Nơng Nghiệp Hà Nội Thầy nhiệt tình hướng dẫn p iệ giải đáp vướng mắc liờn quan đến đề tài Thầy bảo tận tình từ lúc tơi hình thành ý tưởng đến hồn thành đề tài Tơi xin Ki nh chân thành cám ơn quý thầy cô Khoa Cơ Điện tận tình cung cấp thơng tin đóng góp ý kiến cho đề tài hồn chỉnh tế May mắn tơi nhận giúp đỡ nhiệt tình bạn bố,cỏc tổ chức có liên quan ln sẵn sang gúp,thu thập thông tin cần thiết lẫn xin cám ơn chân thành tới tất người tận tụy dìu dắt tơi SV CKĐL52 Nguyễn văn Giang SVTH: Nguyễn Văn Giang -i- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i MỤC LỤC ii A TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU B Nội dung nghiên cứu đề tài Chương I Tổng quan vấn đề nghiên cứu I Khái niệm biogas 2 sống óa Kh II Khái quát tình hình phát triển sử dụng khí biogas sản xuất đời II.1 Khái quát tình hình phát triển hầm khí biogas lu II.2 Tình hình sử dụng khí biogas sản xuất đời sống ận II.2.1 Dùng biogas để đun nấu cho gia đình4 tố II.2.2 Sản xuất biogas phân hữu cho trang trại tn II.2.3 Sản xuất biogas phân hữu từ hỗn hợp phân gia súc chất thải hữu gh khác iệ III.Tiềm nguồn nguyên liệu cho hầm ủ sinh khí biogas ỏ nơng thơn nước ta p 11 IV.2 Nhược điểm lượng khí biogas 12 tế IV.1 Ưu điểm lượng khí biogas 11 nh IV Ưu nhược điểm lượng khí biogas Ki V Đặc điểm kinh tế xã hội, tự nhiên khu vực ĐHNN cho khả phát triển khí biogas 13 V.1 Đặc điểm kinh tế xã hội 13 V.2 Đặc điểm tự nhiên15 Chương II Điều tra nguồn nguyên liệu trường ĐHNN HÀ NỘI I Nguồn nguyên liệu thực vật 17 I.1 Nguồn nguyên liệu sẵn có trường SVTH: Nguyễn Văn Giang 17 -ii- 17 CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN I.2 Quy hoạch phát triển 21 II Nguồn nguyên liệu từ sống dân sinh xã hội 21 III Nguồn nguyên liệu từ nguồn khai thác khác 23 IV Tính tốn tiềm nguồn nguyên liệu cho sử dụng biogas IV.1 Các cơng thức chung tính tốn: 24 24 IV.2 Khối lượng nguyên liệu thu lý thuyết25 IV.2.1 Diện tích nguồn nguyên liệu xanh khu vực 25 IV.2.2 Khối lượng nguyên liệu xanh thu theo tháng từ diện tích xanh 27 Kh IV.2.2.1 Khối lượng nguyên liệu thu từ bụi cỏ dại 27 óa IV.2.2.2 Khối lượng nguyên liệu thu từ loại ăn quả, lâu năm 28 IV.2.2.3 Khối lượng nguyên liệu thu từ quán ăn, khu dân cư 28 lu ận IV.3 Khả khai thác lượng biogas thực tế 28 IV.4 Nhận xét khả sử dụng biogas khu vực trường 29 tố tn Chương III Đề xuất hướng phát triển sử dụng I.1 Khái quát công nghệ Biogas 33 gh I Lựa chọn mơ hình thiết kế hầm ủ 33 33 iệ p I.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng thiết kế hệ thống hầm ủ Biogas I.4 Lựa chọn mơ hình thiết kế hầm ủ 44 I.4.2 Ưu nhược điểm hầm ủ TG-BP 24 m3 47 45 tế I.4.1 Quy trình xây dựng hầm ủ biogas dung tích 24m3 II Đề suất quy trình sử dụng khí biogas 36 nh Ki I.3 Một số mơ hình hầm ủ sinh khí biogas thường dùng 34 47 II.1 Đề suất sử dụng máy phát điện công suất 10kW, với đường dây pha II.2 Đề suất giải pháp giúp tăng hiệu sử dụng lượng biogas 47 48 III Tổ chức thực theo hướng quy hoạch, khai thác nguyên liệu trường ĐHNN 49 KẾT LUẬN52 TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Nguyễn Văn Giang 54 -iii- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần chất khí biogas Bảng 1.2 Tiềm biogas Việt nam 10 Bảng 2.1 Diện tích xanh khu thí nghiệm chăn ni: .18 Bảng 2.2 Diện tích đất khu hành học tập viện nghiên cứu: 18 Bảng 2.3Diện tích xanh khu văn hóa thể dục thể thao 19 Kh Bảng 2.4 Diện tích xanh khu vưc ký túc xá: 20 Bảng 2.5 Diện tích xanh diện tích đất mặt nước xanh: 20 óa Bảng 2.6 Lượng chất thải hữu từ quán ăn dân cư trường lu ngày năm .24 ận Bảng 2.7 Tổng diện tích khu vực 27 tố Bảng 3.1 Khả cho phân thành phần hóa học phân gia sỳc,gia cầm.33 tn Bảng 3.2 Ảnh hưởng loại phân tới sản lượng thành phần khí thu 34 p iệ gh nh Ki tế SVTH: Nguyễn Văn Giang -iv- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN DANH MỤC HèNH Hinh 1.1 hình ảnh cho bếp biogas đơn giản .5 Hinh1.2 Sơ đồ hoạt động hệ thống sản xuất biogas phân hữu trang trại nông nghiệp Hinh 1.3 Sơ đồ hệ thống biogas sử dụng nguyên liệu hỗn hợp Hình 1.4 Hệ thống sản xuất biogas .9 Hình 3.1 Thiết bị sản xuất khí sinh học túi chất dẻo .38 Kh Hình 3.2 Hầm sinh khối nắp cố định 41 óa Hình 3.3 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.1 .41 Hình 3.4 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.2 43 lu ận Hình 3.5 Sơ đồ hầm ủ TG-BP 24m3 45 Hình 3.6 phần chứa nguyên liệu .45 tố tn Hình 3.7 Phần chứa khí biogas 46 gh Hình 3.8 Bể thải 46 Hình 3.9 máy phát điện biogas cơng suất 10kW 47 p iệ nh Ki tế SVTH: Nguyễn Văn Giang -v- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN A TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Cùng với phát triển kinh tế thị trường, khu vực kinh tế nơng thơn có nhiều khởi sắc chuyển biến rõ rệt Cơ cấu kinh tế nơng nghiệp, nơng thơn có nhiều thay đổi, ngành chăn nuôi bước phát triển giữ vị trí quan trọng sản xuất nơng nghiệp Năm 2002, ngành chăn ni Việt Nam có tốc độ phát triển cao với 9,9 % Tăng trưởng chăn nuôi kéo theo vấn đề môi trường, tác hại môi trường chất thải từ gia súc bắt đầu rõ nét số nước phát triển Chất thải từ gia súc có mùi hơi, thối, làm nhiễm khơng khí, nhiễm đất, nhiễm nguồn nước, gõy lờn cỏc bệnh đường hô hấp Kh đường tiờu hoỏ, bệnh ngứa da, ngứa mắt, viêm gan, ảnh hưởng đến sức khoẻ, óa đời sống nhân dân lu Việc quản lý chất thải từ gia súc cần tổng hợp biện pháp kỹ thuật, ận giáo dục, sách mơi trường sách kinh tế Các biện pháp kỹ thuật tố phổ biến để xử lý chất thải từ gia súc bao gồm hệ thống biogas; bể chứa phân: tn bón phân xử lý vào đất; sử dụng xanh để hấp thu chất thải sử dụng gh phân gia súc thành phần thức ăn gia súc Trong đó, xây dựng hệ thống biogas giải pháp xử lý chất thải từ chăn nuụi,cỏc nguồn thực vật tốt iệ p hiệu Biogas biến đổi chất thải từ gia sỳc,cỏc nguồng thực vật Ki thành nguồn lượng dùng để đun nấu, sưởi ấm, thắp sáng, tạo nguồn nh phân bón cho trồng làm mơi trường.Biogas ưa chuộng khả tế làm giảm mùi hôi phân gia súc phân huỷ xảy điều kiện yếm khí nguồn lượng rẻ Hiện nay, nước ta áp dụng số mơ hình biogas nước ấn Độ, Trung Quốc, Colombia có hiệu bà nông dân ủng hộ Tuy nhiên trình xây dựng phát triển hệ thống biogas gặp phải khơng khó khăn nên tốc độ mở rộng quy mơ cịn chậm Để mở rộng quy mô phạm vi áp dụng mô hình biogas có hiệu cơng việc nghiên cứu biogas ngành khác có liên quan quan trọng Vì việc nghiên cứu, điều tra đề suất khả sử dụng lượng biogas khu vực trường đại học nông nghiệp Hà Nội cần thiết SVTH: Nguyễn Văn Giang -1- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN B Nội dung nghiên cứu đề tài Chương I Tổng quan vấn đề nghiên cứu I Khái niệm biogas Biogas hay khí sinh học sản phẩm trình lên men phân động vật chế thải hữu khác Thành phần chủ yếu biogas gồm khoảng 50-70% Meetan khoảng 30-40% CO2 phần nhỏ chất lưu huỳnh Tỷ lệ chất hỗn hợp phụ thuộc vào loại nhiên liệu diễn biến trình sinh học Kh Bảng 1.1 Thành phần chất khí biogas óa Loại khí Tỷ lệ (%) lu 50-70 CO2 30-45 ận CH4 0-3 gh 0-3 p iệ H2 tn tố N2 0-3 nh Ki O2 0-3 tế H2S Cơ sở lý thuyết công nghệ biogas : dựa vào vi khuẩn yếm khí để lên men phân huỷ kỵ khớ cỏc chất hữu sinh hỗn hợp khí cháy : H2, H2S, NH3, CH4, C2H2 CH4 sản phẩm khí chủ yếu (nen cịn gọi q trình lên men tạo Metan) Q trình lên men me tan có giai đoạn: giai đoạn biến đổi chất hữu phức tạp thành chất hữu đơn giản, giai đoạn hình thành axit, giai đoạn hình thành khí metan SVTH: Nguyễn Văn Giang -2- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN II Khái quát tình hình phát triển sử dụng khí biogas sản xuất đời sống II.1 Khái qt tình hình phát triển hầm khí biogas Trong năm gần ủõy sản phẩm khí sinh học Biogas nhờ sử dụng chất thải động vật có khả phân giải mặt sinh học đề xuất ứng dụng phần mơ hình VAC, nhằm xử lý chất thải chăn ni, tạo khí đốt phục vụ bảo vệ môi trường, giải pháp kỹ thuật công nghệ giới công bố cải tiến tổ chức nước có quan tâm đến Kh lĩnh vực áp dụng cỏc vùng nông thôn nước ta giúp bà óa nơng dân Việt Nam bước đầu có điều kiện thuận lợi việc tiếp cận mơ hình cơng nghệ đa mục tiêu, mang lại hiệu lu ận Từ năm 1960 đến dạng hầm Biogas khác hầm Biogas xõy chỡm lịng đất có nắp hình vịm Trung Quốc, ấn Độ; tố tn Mơ hình túi Biogas ủ vật liệu chất dẻo Cụ-lụm-bia gh giới thiệu vào Việt Nam qua nhiều kênh chương trình khác tổ chức VACVINA địa bàn tồn quốc với vai trị tiên phong thực có iệ p hoạt ủộng tích cực việc phổ biến loại hình cơng nghệ Biogas nh Ki thơng qua nội dung: tập huấn chuyển giao công nghệ đào tạo ủội ngũ cán kỹ thuật cho địa phương; xõy dựng mơ hình trình diễn để nhân rộng; thực tế chiến dịch tuyên truyền, phổ biến kỹ thuật để nâng cao nhận thức cho hội viên thơng qua phương tiện truyền thanh, truyền hình Tuy nhiên, theo phản ánh hộ nơng dân kết thu từ mơ hình Biogas khác nhiều hạn chế nên phát triển nhận rộng mơ hình Biogas gặp nhiều khó khăn Những vấn đề tồn khiến chương trình phát triển cơng nghệ Biogas phải đối mặt với thách thức lớn có thời điểm mang dấu hiệu ngừng trệ Trước khó khăn hạn chế cơng nghệ Biogas xúc cần ủược giải sớm nhằm hỗ trợ cho bà nông dân đẩy mạnh phát SVTH: Nguyễn Văn Giang -3- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN triển chăn ni, giải khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường, trung ương hội VACVINA thiết kế mơ hình “Biogas VACVINA cải tiến” Hầm Biogas cải tiến mơ hình đảm bảo phát triển bền vững cho vùng nông thôn Việt Nam đến nay, cơng nghệ khí sinh học phát triển rộng lớn Việt Nam, ước tính có khoảng 30.000 cơng trình sinh học xây dựng, lắp đặt đa số loại túi nilong Nhiều tổ chức tham gia phát triển công nghệ nhờ nguồn tài trợ khác Hiện nay, có khoảng 10 kiểu thiết bị khí sinh học áp dụng Việt Nam Số lượng mơ hình Biogas tăng nhanh, Kh đặc biệt Thành phố Hải Phũng, Thỏi Nguyờn, Vĩnh Phúc, Cao Bằng, Ngoại óa Thành Hà Nội II.2 Tình hình sử dụng khí biogas sản xuất đời sống lu ận Trong năm gần khí biogas sủ dụng rộng dãi nông thơn tính kinh tế mang lại Biogas sản xuất sử dụng làm tố tn nhiên liệu phục vụ sản xuất đời sống Tùy theo qui mô thiết bị sản xuất gh mà sản lượng cung cấp phương thức sử dụng khác Đơn giản sử dụng trực tiếp biogas từ hầm phản ứng để đun nấu gia đình Phức iệ p tap cung cấp biogas cho mạng lưới sử dụng nhiên liệu khí phục vụ sinh nh Ki hoạt khu trung cư hay khu vực đó, để chạy máy phát điện cung cấp điện nhiệt cho đơn vị sản xuất Trong sản xuất nông nghiệp, vừa sản xuất phân hữu bón ruộng tế thiết bị thiết kế hợp lý vừa sản xuất biogas làm nhiên liệu lại II.2.1 Dùng biogas để đun nấu cho gia đình Để sử dụng biogas trực tiếp từ hầm sản xuất gia đình cần có bếp đun dùng biogas Loại bếp có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo Dưới giới thiệu loại bếp đơn giản có suất tiêu thụ biogas 380-450 l/h với hiệu suất nhiệt 50-55% SVTH: Nguyễn Văn Giang -4- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN óa Kh ận lu tố Hinh 1.1 hình ảnh cho bếp biogas đơn giản tn Các thông số bếp biogas đơn giản: iệ ─ Diện tích vịi phun: 3,98 mm2 gh ─ Đường kính vịi phun khí: 2,25 mm p ─ Đường kính vịi lửa: mm ─ Tổng diện tích vịi lửa: 565 mm2 tế ─ Chiều dài ống trộn khí: 200 mm nh Ki ─ Số vịi lửa: 20 ─ Đường kính ống trộn khí: 20 mm Bếp thiết kế cho biogas trộn lẫn với khơng khí ống trộn trước đến với vòi lửa với tỉ lệ đủ lớn để đảm bảo khơng có mùi lạ, lửa có màu xanh Tổng diện tích cỏc vũi lửa lớn diện tích miệng vịi phun khoảng 80-200 lần Khoảng cách từ vòi lửa đến đáy nồi cần cao khoảng 2,5 cm để tạo điều kiện cho khơng khí xung quanh tràn vào đảm bảo cháy hết biogas SVTH: Nguyễn Văn Giang -5- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN +Do xõy chỡm kết cấu gạch, xi măng nên hầm có kết cấu khỏe khơng tốn diện tích xây hầm xây sàn chuồng chăn nuôi + Nhiệt độ tương đối ổn định hoạt động bình thường vào tất ngày năm + Tạo áp lực ga lớn, sử dụng gas để thắp sáng - Nhược điểm mơ hình + Bản vẽ thiết kế phức tạp, thi cơng xây dựng khó khăn địi hỏi Kh xác cao thi cơng xây dựng, trình độ thợ xây dựng cỏc vựng óa nơng thơn cịn hạn chế Do việc phổ cập nhân rộng, phát triển mơ hình khó khăn lu ận + Áp lực gas hầm lớn nên cần vết nứt nhỏ vịm cầu q trình sử dụng làm cho gas thất hồn tồn mà việc tố tn xác định vết nứt rò rỉ vịm cầu khó khăn phân huỷ nguyên liệu hầm iệ gh + Lớp váng xuất phát triển gây nhiều khó khăn trở ngại cho p + Trường hợp bể điều áp thiết kế mà xây dựng không quy cách thiếu nước làm cho hiệu sản xuất ga thấp nh Ki tiêu chuẩn xuất tình trạng hầm phân huỷ thường xuyên xảy tượng tế + Khi đầu vào nước thường bị dềnh lên làm cho việc nạp nguyên liệu vào hầm gặp nhiều trở ngại + Giá thành xây dựng cao (4-5 triệu đồng/1hầm 7m3) SVTH: Nguyễn Văn Giang -40- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN Kh Hình 3.2 Hầm sinh khối nắp cố định óa * Hầm ủ theo mơ hình KT1 KT2 lu Hiện cơng nghệ Biogas theo hai mơ hình KT1 KT2 phổ biến ận bên cạnh số đơn vị có cải tiến mơ hình  Viện Khoa nâng cao hiệu việc sử dụng tố lượng, v.v nhằm học tn lượng biogas Dự án áp dụng cơng nghệ khí sinh học nắp cố định gh vòm cầu kiểu KT1 KT2 tích phân giải từ 4,2 m3 đến 48,8m3 iệ KT1 KT2 hai thiết kế mẫu xây dựng theo tiêu chuẩn ngành 10TCN p 492:499-2003 10TCN 97:102-2006 Bộ Nông nghiệp PTNT ban hành nh Ki tế  Hình 3.3 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.1 SVTH: Nguyễn Văn Giang -41- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN * Kiểu KT1 ứng dụng vựng cú đất tốt, mực nước ngầm thấp,cú thể đào sâu và diện tích mặt hẹp Loại cấu tạo gồm: Bể kớn khớ xây dựng vật liệu gạch đỏ,betong , đỉnh hầm đỏy cú dạng bán cầu, làm kín, khơng cho thấm khí ngồi cách trát số lớp vữa bề mặt phía hầm Hầm thường cung cấp nguyên liệu theo kiểu bán liên tục ngày lần, khí sinh tăng lên tích lại phần vịm phía Áp suất khớ lờn vũm đạt tới 1-1,5 m Kh áp lực nước chất liệu cung cấp cho loại hầm sinh khí thường óa loại phân, chất thải nơng nghiệp Sản lượng khí sinh vào khoản 0,1-0,2 dung tích khối lượng dung tích tương đương ngày, thời gian ủ lu * Ưu điểm: ận hầm 60 ngày nhiệt độ 250C tố tn - Khụng có phận thép, chủ yếu xi măng Do giá đối đơn giản dễ làm iệ gh thành xây dựng hầm biogas tương đối rẻ, xây dựng thiết kế kỹ thuật tương p * Nhược điểm: nh Ki - Khí thẩm thấu qua vịm thường vấn đề đáng lo ngại hầm sinh khí loại tế - Loại thường dễ bị nứt sau thời gian sử dụng xây không đạt yêu cầu * Kiểu KT2 phù hợp với vựng cú đất yếu, mực nước ngầm cao, khó đào sâu diện tích mặt bằng rộng SVTH: Nguyễn Văn Giang -42- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN óa Kh lu ận Hình 3.4 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.2 tn - Cấu tạo hầm tố * Hầm ủ Biogas VACVINA cải tiến: gh + Hầm Biogas VACVINA cải tiến nói giao kết mơ iệ hình vịm cố định lịng đất mơ hình túi Biogas nilong p + Hầm phân huỷ thơng thường có hình khối hộp chữ nhật xây dựng Ki gạch, xi măng, độ sâu vừa phải lịng đất Khơng cần bể phối trộn, nh thay vào hoạt động liên hoàn với kỹ thuật đơn giản tế loại xi-phụng đầu vào với hoạt động linh hoạt dẫn chất thải vào hầm đồng thời thực phỏ vỏng liên tục trình sử dụng Thực chất chất thải đưa vào hầm rơi tự với gia tốc trọng trường làm phá vỡ lớp vỏng trờn bề mặt thuỷ tĩnh hầm + Gas sản sinh hầm ủ dẫn tới hệ thống túi dự trữ ga chất dẻo, nhờ hệ thống đường ống dẫn nhựa kim loại Hệ thống túi dự trữ ga treo trờn núc bếp chuồng trại - Ưu điểm mơ hình SVTH: Nguyễn Văn Giang -43- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN + Hầm xây lịng đất với cấu tạo hình khối hộp hình chữ nhật đơn giản, khơng cần xây lắp hình vịm hình cầu, làm cho việc xây dựng dễ dàng dễ nhiều Cấu trúc thiết kế đơn giản, việc xây dựng hầm phân huỷ dễ dàng, phù hợp với trình độ thợ xây + Thiết kế hầm phân huỷ việc sử dụng bê tông cốt thép đổ liền khối chỗ nắp phẳng cho phép độ dung sai rò rỉ nhỏ, mà đảm bảo kớn khớ cho hầm + Phương pháp lưu giữ ga bên đơn giản hiệu phù hợp với Kh việc sản xuất gas hồn cảnh óa + Phương phỏp phỏ vỏng tự động liên tục giải vấn đề nan giải thiết kế hầm Biogas vòm với việc nạp lu ận nguyên liệu từ đáy hầm + Nắp hầm phẳng tận dụng việc xây dựng chuồng trại tố tn nhà vệ sinh trực tiếp hàng năm p I.4 Lựa chọn mơ hình thiết kế hầm ủ iệ gh + Hầm có độ bền cao, khơng tiền bảo hành trì hoạt động hầm nh Ki Dựa theo mẫu thiết kế hầm ủ biogas TG-BP nhà khoa học Trung Quốc, Thái Lan nghiên cứu xin đưa mô hình hầm ủ biogas với dung xây dựng khơng chiếm nhiều diện tích mặt tế tích chứa nguyên liệu 24m3 hầm ủ tiện lợi dễ sử dụng Hầm ủ sau Các thơng số hầm: - Đường vịng kính hầm ủ sinh khí biogas: 500 cm - Đường kính miệng hầm ủ: 40 cm - Chiều cao từ mặt đất đến miệng hầm: 60 cm - Chiều cao hầm ủ: 310 cm SVTH: Nguyễn Văn Giang -44- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN óa Kh Hình 3.5 Sơ đồ hầm ủ TG-BP 24m3 I.4.1 Quy trình xây dựng hầm ủ biogas dung tích 24m3 ận lu * Xây dựng phần chứa nguyên liệu hầm ủ: p iệ gh tn tố nh Ki tế Hình 3.6 phần chứa nguyên liệu Trong đó: a=520 cm b = 200 cm c= 200 cm SVTH: Nguyễn Văn Giang -45- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN * Xây dựng phần chứa khí biogas: óa Kh ận lu Hình 3.7 Phần chứa khí biogas tố Phần chứa khí phần vũm trờn hầm phản ứng Khí gas sinh tn q trình lên men nguyên liệu tích tụ phần Khớ gỏ đưa gh ống dẫn khí đưa đến nơi sử dụng iệ * Xây dựng bể thải: p nh Ki tế Hình 3.8 Bể thải SVTH: Nguyễn Văn Giang -46- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN I.4.2 Ưu nhược điểm hầm ủ TG-BP 24 m3 * Ưu điểm: Hầm ủ TG-BP có ưu điểm bền vững thiết kế dạng mái vịm Do sử dụng hầm thời gian dài Tiết kiệm so với loại hầm ủ khác nguyên liệu chủ yếu để xây dựng hầm gạnh đá, xi măng Do hầm xây dựng trỡm lòng đất nờn khụng chiếm nhiều diện tích * Nhược điểm: Kh Do hầm xõy chỡm lòng đất nên việc sủa chũa hầm gặp óa cố khó khăn so với loại hầm khác II Đề suất quy trình sử dụng khí biogas lu ận II.1 Đề suất sử dụng máy phát điện công suất 10kW, với đường dây 1 pha p iệ gh tn tố nh Ki tế Hình 3.9 máy phát điện biogas cơng suất 10kW Nếu sử dụng máy phát điện Biogas công suất 10kW, với đường dây pha, hiệu kinh tế mang lại sau: Giá thành máy phát điện khí Biogas công suất 10 kW: 30,6 triệu đồng SVTH: Nguyễn Văn Giang -47- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN - Sử dụng giờ/ngày, cơng suất sử dụng trung bình 7,5 kW/giờ, với giá điện tính trung bình 1.200 đ/kWh - Lượng điện tiết kiệm năm 6 ì 7,5 ì 300 = 13500 (kWh)  (Chỉ tính cho 300 ngày sử dụng , có ngày sửa chữa ngày khơng có khí) Chi phí điện tiết kiệm được trong năm: 13500 ì 1200 = 16.200.000 (VND) Với chi phí đầu tư bao gồm: Chi phí  xây dựng hầm biogas Kh chi phí mua máyphát điện Ta tính thời gian hồn vốn: óa (25.000.000 + 30.000.000) / 16.200.000 = 3,39 (năm) Vậy, sau thời gian năm sử dụng máy, hoàn vốn xây hầm lu ận mua máy phát điện Trong sử dụng máy phát điện chạy xăng, dầu bình thường, khơng có thời điểm hồn vốn, chưa kể tố tn chi phí lượng cho xăng,dầu chạy máy phát điện… * Giải pháp quản lý iệ gh II.2 Đề suất giải pháp giúp tăng hiệu sử dụng lượng biogas p - Để nhận thức lợi ích việc nh Ki sử dụng lượng Biogas, đòi hỏi ban lãnh đạo phải có cách thức tổ chức, lãnh đạo Chương trình, dự án khí sinh học Cục, Bộ đưa tế xuống triển khai khu vực trường - Các cấp lãnh đạo cần phải xây dựng sách chất lượng đắn để làm sở định hướng hành vi, nhận thức cho cán bộ, nhân viên, sinh viên hộ gia đình sinh sống khu vực trường tham gia vào hoạt động nhân rộng lượng khí sinh học sử dụng + Đẩy mạnh tuyên truyền lợi ích mà khí sinh học mang lại + Xây dựng chế độ khen thưởng, xử phạt đúng đắn, nghiêm minh để đảm bảo hiệu thi hành dự án lượng Biogas + Đưa ra các sách xây dựng sử dụng hầm Biogas SVTH: Nguyễn Văn Giang -48- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN + Quy hoạch lại khu vực chăn nuôi theo hướng quy mô tập trung ứng dụng công nghệ hầm Biogas * Giải pháp kỹ thuật Để sử dụng lượng Biogas hiệu quả, không cần tới phương pháp quản lý tốt, mà cần nâng cao công nghệ hầm Biogas và các giải pháp kĩ thuật hiệu - Tích cực nghiên cứu cơng nghệ giúp nâng cao hiệu suất hầmkhớ Biogas, giúp giảm giá thành xây dựng hầm Kh - Ứng dụng tiến kỹ thuật thân thiện với mơi trường óa - Phối hợp sử dụng lượng khác với lượng Biogas, giúp sử dụng lượng hiệu lu trường ĐHNN ận III Tổ chức thực theo hướng quy hoạch, khai thác nguyên liệu tố tn - Căn vào định hướng phát triển nông nghiệp nông thôn Việt Nam gh đến năm 2020 đại hội đảng toàn quốc lần thứ X xác định: “Tiếp tục xây dựng nông nghiệp Việt Nam tăng trưởng nhanh bền vững theo hướng iệ p nông nghiệp sinh thái, thực đa canh, đa dạng hố sản phẩm, kết hợp nh Ki nơng nghiệp, lâm nghiệp công nghệ chế biến, bước công nghiệp hố, đại hố, tăng nhanh nơng sản hàng hố, đáp ứng nhu cầu ngày cao tế xuất đạt hiệu cao, nâng cao nhanh đời sống nông dân, xây dựng nông thôn mới” - Căn vào thực trạng phát triển ngành chăn nuôi trồng trọt địa bàn trường với việc phân tích, đỏnh giá thuận lợi khó khăn việc phát triển ngành chăn nuôi trồng trọt khu vực thời gian vừa qua để tiếp tục đẩy mạnh phát triển ngành chăn nuôi, trông trọt theo hướng sản xuất hàng hoá, đa dạng hoá sản phẩm nhằm sử dụng khai thác có hiệu lợi trường SVTH: Nguyễn Văn Giang -49- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN - Căn vào thực trạng phát triển Biogas ngành sản xuất có liên quan - Căn vào xu hướng phát triển chung nơng nghiệp tồn kinh tế: để phát triển ngành nông nghiệp, đảm bảo vấn đề lương thực, thực phẩm mà giữ môi trường sạch, đảm bảo nguồn tài nguyên cho tương lai xu hướng cho việc phát triển ngành nơng nghiệp phát triển ngành nông nghiệp theo hướng cân đối tỷ trọng trồng trọt chăn nuôi, đưa nông nghiệp phát triển theo hướng phát triển bền vững Do đó, phát triển mạnh chăn ni phù hợp với xu phát Kh triển chung ngành nơng nghiệp tồn kinh tế Chăn ni óa phát triển mạnh thiết phải phát triển Biogas đảm bảo vệ sinh môi trường đồng thời tiết kiệm nguồn tài nguyên cho trường lu ận * Khai thác nguyên liệu trường - Phát huy mạnh, sử dụng khai thác có hiệu lợi trường tố tn để mở rộng mơ hình Biogas tới khu cụm dân cư quanh khu vực trường gh - Tập trung khả nguồn lực sản xuất, phát triển ngành chăn ni theo hướng sản xuất hàng hố, đa dạng hố sản phẩm chăn ni, đưa iệ p ngành chăn nuôi thành ngành sản xuất chớnh cõn ngành trồng trọt Tiến nh Ki tới phát triển trường đại học nông nghiệp theo hướng đại - Thu gom chất thải hửu cơ, tận dụng rác thải sinh hoạt,để phục tế vụ cho việc phát triển hầm biogas - Xây dưng phát triển trang trại qoanh khu vực trường,để tận dụng nguộn phế thải sẵn có - Phát triển ngành nghề có liên quan đến phát triển Biogas chăn nuôi, trồng trọt, chế biến nông sản trồng trọt chăn nuôi, đầu Biogas đầu vào ngành trồng trọt Như muốn phát triển Biogas trước hết phải chăn nuôi trồng trọt việc chuyển đổi cấu trồng vật nuôi, đưa trồng, vật nuôi có giá trị kinh tế vào sản xuất SVTH: Nguyễn Văn Giang -50- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN - Giải pháp quy hoạch đất đai để xây dựng chuồng trại lắp đặt hầm biogas Phát triển biogas gắn với phát triển nông nghiệp đặc biệt chăn nuôi, để xây dựng hầm biogas cần phải có lượng phân gia súc, gia cầm định Do phải phát triển chăn nuôi theo quy mô lớn óa Kh ận lu p iệ gh tn tố nh Ki tế SVTH: Nguyễn Văn Giang -51- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN KẾT LUẬN Cơng nghệ khí sinh học Biogas cơng nghệ sử dụng q trình phân huỷ mơi trường yếm khí chất thải có hàm lượng hữu cao Sản phẩm trình phân huỷ kỵ khí khí sinh học bã thải Khí sinh học nhiên liệu khí có giá trị, dùng để tạo lượng phục vụ cho sản xuất Bã thải dùng trực tiếp làm phân bón cho loại cây, xử lý hạt giống, trồng nấm làm thức ăn bổ sung để nuôi lợn, nuôi thuỷ sản mang lại hiệu kinh tế cao Kh Để tìm giải pháp hợp lý bền vững việc xử lý chất thải chăn óa ni chất thải sinh hoạt việc ứng dụng công nghệ Biogas biện ận lu pháp tích cực giai đoạn Biogas góp phần giữ gìn bảo vệ mơi trường vệ sinh khu vực cộng đồng nông thôn nói chung tố khu vực trường ĐẠI HỌC NƠNG NGHIỆP HÀ NỘI nói riêng qua góp phần tn bảo vệ mơi trường bảo vệ sức khoẻ tồn xã hội Tận dụng nguồn phân gia súc gh làm phân bón hữu góp phần tích cực vào cơng tác giảm thiểu chất thải Qua p iệ giảm bớt thoỏi hoỏ cải thiện đất trồng, nâng cao suất trồng nuụi cá hệ thống VAC Từ góp phần thúc đẩy kinh tế phát Ki nh triển bền vững Trong năm vừa qua khu vục trường ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP tế HÀ NỘI đạt thành tựu to lớn mặt kinh tế, xã hội môi trường Là trường thuộc huyện GIA LÂM- HÀ NỘI có vị trí địa lý địa hình thuận lợi cho việc phát triển kinh tế nói chung phát triển nơng nghiệp nói riêng Nền nơng nghiệp phát triển mạnh trồng trọt chăn nuôi, nhờ có thuận lợi thời tiết, đất đai màu mỡ có định hướng Về sở hạ tầng, cơng trình điện đường, trường học, luụn quan tâm đạo sát xao cấp, đáp ứng nhu cầu sinh hoạt người dân quanh khu vực SVTH: Nguyễn Văn Giang -52- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN Biogas đỏnh giá biện pháp xử lý chất thải có tính khả thi hẳn biện phỏp khác Khi chưa sử dụng hầm khí sinh học Biogas mơi trường trường quanh khu vục trường bị nhiễm gây khó khăn cho việc chăn nuôi phải xử lý chất thải chăn nuôi Khi áp dụng công nghệ Biogas đem lại hiệu to lớn kinh tế, xã hội môi trường * Về kinh tế: mơ hình Biogas đưa vào áp dụng giảm nhiều chi phí cho trường, giảm cơng lao động vệ sinh chuồng trại, tiết kiệm chi phí chất đốt, giải phóng người nội trợ nhiều cơng đun nấu, Kh * Về môi trường: Môi trường khu vục trường khơng sử dụng hầm óa khí biogas bị ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước, không khí Khi áp dụng lu Biogas chất gây ô nhiễm môi trường như: COD, BOD5, USS, chuyển ận hóa nhiều hầm phân hủy với hiệu suất phân hủy cao 60 đến 95% Việc tố sử dụng khí sinh học thay chất đốt truyền thống giảm lượng lớn khí CO2 tn thải vào khí Mùi hôi thối từ chất thải động vật giảm hẳn đưa vào hầm kín để phân hủy, lượng rác thải thục vật đưa vào hầm ủ để gh sử lý Bã thải sau phân hủy nguồn phân bón hữu khơng gây hại cho p iệ trồng, không ảnh hưởng đến môi trường sống Ki * Về mặt xã hội: Không đem lại mặt kinh tế, môi trường mà nh Biogas đem lại hiệu lớn mặt xã hội Khi biogas sử dụng cho vào sử dụng Người phụ nữ tiết kiệm nhiều thời gian cho cơng việc vào tế bếp, có nhiều thời gian chăm sóc gia đình, nghỉ ngơi, sống gia đình trở nên hạnh phúc, đầm ấm Hơn từ có Biogas góp phần tạo cơng việc cho đội thợ xây hầm, tình cảm người cải thiện khơng cịn tranh cãi lý nhiễm Tuy nhiên thực tế việc áp dụng hầm khí sinh học Biogas địa bàn trường cịn nhiều hạn chế nhiều nguyờn nhân thiết kế phức tạp, yêu cầu xây dựng xác, tâm lý , Với ích lợi thực tế mà Biogas đem lại, năm tới trường cần nỗ lực việc nhân rộng mơ hình Biogas SVTH: Nguyễn Văn Giang -53- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN TÀI LIỆU THAM KHẢO TRƯƠNG THỊ TOÀN Sử dụng lượng tái tạo Biogas Bách khoa toàn thư mở_ Wikipedia:Website: www.puxinbiogas.com Công nghệ Biogas http://www.tailieu.vn Tính tốn thiết kế hầm ủ Biogas http://www.tailieu.vn Hồng thị Mai Tiềm sản lượng khí biogas hai huyện ĐAN PHƯỢNG HOÀI ĐỨC http://www.tailieu.vn Kh Cơng nghệ sản xuất điện từ Biogas óa http: //www.baonongnghiepvietnam.vn lu Bản đồ vị trí địa lý, kinh tế xã hội khu vực trường ĐHNN ận Các wesite có liên quan: tố http:// www.scribd.com/doc/16272764/Biogas p iệ gh tn http:// www.nguyenlieu.vn nh Ki tế SVTH: Nguyễn Văn Giang -54- CKĐL52-ĐHNNHN