Luận văn thạc sĩ Công nghệ môi trường: Khảo sát khả năng sinh khí Metan (CH4) từ phân heo và lục bình

NHIỆM VU VÀ NỘI DUNG: Khảo sát khả năng sinh khí metan của việc phối trộn phân heo và lục bình trong điều kiện lên men yêm khí nạp theo mẻ và nạp bán liên tục.. Lục bình là một loài thực

NGUYEN HỮU PHONGKHAO SAT KHẢ NĂNG SINH KHÍ METAN (CH,)

TU PHAN HEO VA LUC BÌNH

Chuyên ngành: Công Nghệ Môi TrườngMã số: 608506

TP HO CHI MINH, tháng 7 năm 2012

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Đặng Vũ Bích Hạnh

Cán bộ cham nhận xét 1: PGS.TS Dinh Xuân Thắng

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS Trần Tiến KhôiLuận văn Thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp HCM, ngày25 tháng 08 năm 2012.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:PGS.TS Lê Thanh Hải (Chủ tịch)

TS Mai Tuan Anh (Thư ký)PGS.TS Dinh Xuân Thang (Phản biện 1)TS Trần Tiến Khôi (Phản biện 2)

TS Đặng Vũ Bích Hanh (Uy viên)

mB WN Re

CHU TICH HOI DONG TRUONG KHOA MOI TRUONG

NHIEM VU LUẬN VAN THAC SĨ

Ho tén hoc vién: NGUYEN HUU PHONG Phai: NamNgày, thang, năm sinh: 13/12/1985 Nơi sinh: An GiangChuyên ngành: Công nghệ Môi trường MSHV: 10250529

I TÊN ĐÈ TÀI: Khảo sát khả năng sinh khí metan (CH¿) từ phân heo va lục bình.II NHIỆM VU VÀ NỘI DUNG:

Khảo sát khả năng sinh khí metan của việc phối trộn phân heo và lục bình trong điều

kiện lên men yêm khí nạp theo mẻ và nạp bán liên tục Kêt quả nghiên cứu nhăm xácđịnh:

- Kha năng sinh khí metan với các phương pháp xử lý lục bình khác nhau trước khi

nạp.

- Kha năng sinh khí metan với các ty lệ phối trộn giữa phân heo và lục bình khácnhau.

Ill NGÀY GIAO NHIỆM VU: 01/07/2011

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 31/12/2011V HO VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DAN: TS Đặng Vũ Bích Hạnh

Tp HCM, ngay tháng năm 2011

CÁN BỘ HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TRUONG KHOA MOI TRƯỜNG

(Ho tén va chit ky)

Tôi xin chân thành biết ơn sâu sắc đến quý thầy cô, bạn bè và các tô chức đã giúpđỡ tôi hoàn thành nghiên cứu này.

- Xin chân cảm ơn tập thể Thầy Cô Khoa Môi trường — Đại học Bách khoa —Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh, là những người đã nhiệt tình truyền đạt kiến thứctrong thời gian tôi theo học tại trường.

TS Đặng Vũ Bích Hạnh, PGS.TS Nguyễn Phước Dân Khoa Môi Trường

-Đại học Bách Khoa TP.HCM và TSKH Đỗ Ngọc Quỳnh - Cố Vấn Kỹ Thuật - Dự án

VIE/020 — Bèo Luc Bình đã tận tình hướng dẫn và cho những góp ý chân thành

- TS Nguyễn Võ Châu Ngân, Ths Lê Hoàng Việt, TS Trần Trung Tính vàcác cộng sự — Đại học Cần Thơ đã giúp tôi hoàn thành luận văn và các bài báo khoahọc.

- Ban quản lý Dự án VIE/020 — Bèo Lục Bình đã tạo điều kiện cho tôi lắp đặtmồ hình và hoàn thành nghiên cứu.

- Các bạn, đồng nghiệp và anh chị em công nhân viên Dự án VIE/020 — BèoLục Bình đã giúp đỡ tôi hoàn thành nghiên cứu.

- Ba, mẹ, anh em trong gia đình đã cổ vũ và ủng hộ tôi trong suốt thời gian

thải chăn nuôi heo, sản xuất biogas và mang lại nhiều lợi khác trong nông nghiệp.Nhưng ở đồng bằng sông Cửu Long, do tập quán chăn nuôi nhỏ lẻ nên nguồn phânheo không đảm bảo luôn luôn có sẵn nạp vào hầm ủ biogas Do đó, cần tìm nguyênliệu bố sung và thay thé phân heo để duy trì hoạt động và kích thích nhu cầu sử dụnghầm ủ biogas Lục bình là một loài thực vật phố biến ở đồng bằng sông Cửu Long đãđược chọn cho mục đích này.

Mục tiêu nghiên cứu là xác định ảnh hưởng của các phương pháp xử lý lục bình

va ty lệ phối trộn trong điều kiện nuôi cay theo mẻ va bán liên tục đến khả năng sinh

khí metan Nghiên cứu được thực hiện trên mồ hình túi nhựa 50 lít với 2 thí nghiệm:nạp theo mẻ và nạp bán liên tục Nguyên liệu phân heo (PH) va lục bình (LB) đượcphơi khô, cat hoặc nghiền nhỏ nhăm tạo mẫu đồng nhất

- Thí nghiệm nạp theo mẻ được tiễn hành với 3 cách xử lý lục bình khác nhau(C1: lẫy nước lục bình sau thuỷ phân 2 ngày, C2: nước và bã lục bình sau thuỷ phân 2ngày, C3: nước và bã lục bình giã dập sau thuỷ phân 2 ngày) và 5 tỉ lệ phối trộn (%PH+ %LB: 1004+ 0,75 + 25, 50 + 50, 25 + 75,0 + 100).

- Thí nghiệm nạp bán liên tục tiễn hành với tỉ lệ phối trộn 75%PH+ 25%LB và 2

cach xử lý lục bình Cl và C2.

Lượng biogas sản sinh được do đạt liên tục theo thời gian (ngày) Chỉ tiêu các khítrong biogas gồm CHy, CO>, O; và HạS§ và các chỉ tiêu nước thải gồm pH, hệ đệmđược đo đạt phân tích mỗi 7 ngày Sau 35 ngày thí nghiệm, kết quả cho thấy:

- Với thí nghiệm nạp theo mẻ, năng suất metan thu được theo các cách xử lý lụcbình như sau: C2 > C3 > Cl Theo cách xử lý lục bình C2, năng suất metan tăng dantheo %LB phối trộn tăng dan Tổng sản lượng metan tính trên 1 kg vật chất khô hữu cơ(ODM) nguyên liệu nap đầu vào cao nhất ở nghiệm thức 50%PH + 50%LB, thứ hai lànghiệm thức 1OO%LB Các nghiệm thức 100%PH, 75%PH+25%LB, 50%PH+50%LB,

tuần 5 lần lượt là 61,06%, 60.41%, 58,39%, 57,84%, 55,58% Lục bình xử lý theo C3cho năng suất thấp và ton nhiều công hơn C2 nên không phù hợp khi áp dụng thực tế.Theo cách xử lý lục bình C1, năng suất sinh metan giảm dan theo %LB tăng dan, thấpnhất ở nghiệm thức 100%LB va chỉ bằng 2,3% so với C2 Tuy nhiên, thành phan%CH¿ theo cách xử lý Cl luôn cao hơn C2.

- Với thí nghiệm nạp bán liên tục, năng suất sinh khí theo cách xử lý lục bình C2cao hơn 1,6 lần so với Cl nhưng thành phan metan trong biogas (%CHa) của nghiệmthức theo C2 thấp hon C1 Sau 35 ngày thí nghiệm, năng suất metan của nghiệm thứctheo Cl là 66 L/kg ODM và C2 là 107 L/kg ODM.

Các kết quả nghiên cứu khang định rang các nông dân ở đồng bằng sông CửuLong có thé sử dụng lục bình làm nguồn nguyên liệu bố sung vào ham ủ biogas khithiếu nguồn phân heo

production and provide many other benefits in agriculture In the Mekong Delta, mostfarm households in the Mekong Delta have small-scale piggeries so the supply of pigmanure for operation the anaerobic digesters is not always available Therefore, tostimulate the application and operation of anaerobic digesters, there is a need to findsupplemental inputs to pig manure to help maintain the operation of the digesters.Water hyacinth is a common plant species in the Mekong Delta have been selected forthis purpose.

The research objective was to determine the effects of treatment and the rate ofwater hyacinth mixed in culture conditions in batch and semi-continuous methane onperformance The study was conducted on 50 liter plastic bags model with twoexperiments: batch loaded and loaded semi-continuous Pig manure (PM) and waterhyacinth (WH) are dried, cut or crushed to produce homogeneous samples.

- Load the batch experiment was conducted with three different types of WH(Cl: WH juice after 2 days of hydrolysis, C2: WH juice after 2 days of hydrolysis +chopped WH, C3: WH juice after 2 days of hydrolysis + crushed WH) and 5 mixingratio (% PM+%WH : 100 + 075 + 25,50 +50 25 + 75,0 + 100).

- Experiments carried out continuous charging with mixing ratio of 75%PM +25% WH and two water hyacinth treatments Cl and C2.

The amount of biogas produced was measured continuously achieved over time(day) Target gases in the biogas of CH¿, CO;, O; and HạS The targets includewastewater pH, buffer capacity After 35 days of the experiment, the results showedthat:

- With load batch experiments, methane yields obtained under the waterhyacinths treatment as follows: C2 > C3 > Cl With C2, the total gas productiontended to be higher in the treatments with high percentages of WH The total output ofmethane per | kg organic dry matter (ODM) input material loaded highest in 50%PM

respectively 122, 148, 177, 152, 171 L/kg ODM and component methane (averagefrom week 2 to 5 times) respectively 61,06%; 60,41%; 58,39%; 57,84%; 55,58%.Methane yield by C3 is lower and should take more work than by C2 so should notapply With Cl, methane yield tended to be lower in the treatments with highpercentages of WH, methane yield is the lowest in I00%WH and only by 2,3%compared to C2 However, component methane of biogas (%€CH¿) by Cl is alwayshigher than C2.

- With continuous loading experiments, methane yield by C2 is higher than Cl1.6 times but component methane of biogas (%CHy4) by C2 is less than Cl After 35days of the experiment, methane yield of the Cl and C2 treatments, respectively, 66and 107 L/ kg ODM.

These results strongly confirm that the farmers in the Mekong Delta of Vietnamcan use water hyacinth as a potential supplement to pig manure in biogas unit in casethey do not have enough pig manure for their biogas unit.

LỜI CAM ĐOAN

Họ tên học viên: NGUYÊN HỮU PHONG Phái: NamNgày, tháng, năm sinh: 13/12/1985 Nơi sinh: An GiangChuyên ngành: Công nghệ Môi trường MSHV: 10250529

Tên dé tài: Khảo sát khả năng sinh khí metan (CH,) từ phân heo và lục bình.Ngày bat dau: 01/01/2009

Ngày hoàn thành: 31/12/2011

Cán bộ hướng dẫn: TS Đặng Vũ Bích HạnhTôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Những kêt quả và sô liệu trongluận văn được công bô trong các sách, báo, tạp chí là của tôi và các cộng sự Tôi hoàntoàn chịu trách nhiệm trước nhà trường về sự cam đoan này.

Tp HCM, ngày 30 tháng 07 năm 2012

Nguyễn Hữu Phong

2.2.5 Phương pháp và thiết bị phân tích ¿5-52 22122 £*2E£E£E£E2EeErEerrrerrred 442.2.6 Xử lý số liệu E- S111 2121111112111 110101111 111112110111 211101111111 46

2.3 MÔ TẢ CÁC THÍ NGHIỆM TƯƠNG TỰ VA UNG DỤNG - 46

2.3.1 Khảo sát khả năng sinh khí metan từ lục bình tươi trong điều kiện nạp bán liên

23.2 Khảo sát khả năng sinh khí metan từ nước ép lục bình trong điều kiện nạp bán

THON TUG occ đam ì ì ẳaAaAaAdaAaiaaaaiaiẳaaẢÝỶÝỶÝ 47

2.3.3 Mô hình thí điểm tai ham biogas 100 rm†” - 5-52 5S22E2E2E2EeEEzEerrerxee 48Chương 3 : KẾT QUA VÀ THẢO LUẬN 55: 2+ trưng 493.1 KET QUA DIEU TRA NHU CÂU THIẾT BỊ SAN XUẤT BIOGAS 50

3.1.1 Thông tin về cuộc điều tFa ¿2 +5 SESE+EE2ESEEEE 1212127521211 11 211 xxx 503.1.2 Nhu cau ham ủ biOgáS 52 2 SE SE219E1E1212152121211271 2111211111101 1x0 xe 50

3.1.3 Mức độ hài lòng với thiết bị sản xuất biogas 5- 552cc ccccszceceez 54

3.1.4 Kết quả thăm dò ý kiẾn 5-52 S223 19 E1 121521 2121127101111 E1 xe 55

3.2 KET QUA THÍ NGHIEM THEO ME VÀ BAN LIÊN TỤC - 2 2 s2 se: 563.2.1 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nguyên liệu đầu vào - s55: 56

3.2.2 Kết quả thí nghiệm nạp theo M6 + + 25229 2 £22E+E£EE£E2E£EEEEEcErrrrrkee 57

3.2.2.2 Biến đổi thể tích biogas sản sinh theo thời gian - 2-55 55<552 57

3.2.23 Thành phan khí trong biOgaS -2- - 5252 2E SE2E‡ESEE£EEeEerkerrrrrxred 60

3.2.24 Nghiên cứu sự thay đổi của các yêu tô ảnh hưởng đến quá trình sinh khi.64

3.2.2.5 Năng suất sinh khí - 5-56 +s S921 2E9EEE121215121 2111111211111 te 703.2.3 Kết quả thí nghiệm nạp bán liên tục - 25 52 22+ £E2E£EcExzkererrkrree 733.23.1 Biến đổi thể tích biogas theo thời gian 2-5-5252 S22z+£s£sczxeerrered 733.2.3.2 Thành phan khí trong biOgaS -2- 55252122 SE2E‡ESEE£EEcErrxrrrrerered 74

3.233 Sự thay đổi của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khí 75

3.2.3.4 Năng suat sinh khí - + tệ tt tr HH h 76

3.3 KET QUA THÍ NGHIỆM TƯƠNG TỰ VE KHẢ NĂNG SINH KHÍ METAN TỪPHAN HEO, LUC BÌNH VÀ MỘT SO UNG DỤNG c5: ccccccccrrrvee 77

3.3.1 Thành phan hoá học nguyên liệu dùng trong các thí nghiệm và ứng dụng 773.3.2 Khả năng sinh khí metan từ lục bình tươi trong điều kiện nạp bán liên tục 783.3.3 Khả năng sinh khí metan từ nước ép lục bình trong điều kiện nạp bán liên tuc82

3.3.4 Mô hình thí điểm tại ham biogas 100 mỉ” 22-52 +2+c2£E+EcEzEsrrrererree 83

3.3.5 Mô hình ứng dụng trên ham ủ nông hộ - 22 +2 2+£+£+£££+£+£+£zzzzez S6

Chương 4 KẾT LUAN-KIEN NGHỊ, ¿2-5225 S212 E121 12152121215 212111 211121210111 xe 89'SN‹so0nn 0 ố 90

xÄ9 n0 on 93

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BO 2 c2 12211221211221121112112212 1e 94IV 00)208057989)/ 0 rẢ 95

PHU LUC - - - 11112211 13113111 11111111 01111 0111111011 111 kg vn 1T 11g 1110111111011 k6 99

PHU LUC I: Kết quả thí nghiệm nạp theo mẻ và nạp ban liên tục . ‹ +: s<+ 99

PHU LUC II: Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm 555 5***+++<++ 105

PHUC LUC III: Số liệu vận hành ham ủ biogas 100 Imỉ - 2-2-5 2+s+c+s+£ecezsee: 107PHỤ LỤC IV: Xử lý số liệu điều tra nhu câu thiết bị sản xuất biogas tại hậu giang bang

phan mềm SPSS 10.0 ccccccccccscsesscscsessescscscsescsesscsescsussesesesscsesssesscsesesessesvsessesesesscaeees 109

ii

lil

C2

C3COD

DM

DBSCL

LBMEAN

NTODM

PH

RVACBSD

TN

TG-BPVACB

VS

Cách xử lý lục bình — lay nước, bỏ bãCách xử lý lục bình — lay cả nước va bãCách xử lý lục bình — lấy cả nước và bã đã giả dậpNhu cầu oxy hoá học

Vật chất khôDong băng sông Cửu LongLục bình

Trung bìnhĐạm tong séNghiệm thứcVật chất hữu cơPhân heo

Ruộng - Vườn — Ao — Chuong — BiogasĐộ lệch chuẩn

Thí nghiệm(Thai German Blogas Program)Vườn — Ao — Chuông — BiogasChat ran bay hơi

IV

Bảng 1.1: Cơ cau giá trị sản xuất nông nghiệp phân theo nganh hoạt động (%) 10

Bang 1.2: Sản lượng chăn nuôi ở ĐBSCL, qua các năm << < << << << sss2 IIBảng 1.3: Thanh phan hoá học của lục bình - ¿5-5-5 2 £2+£+E+£+£z£z£szszezceei 12Bảng 1.4: Thanh phan khí sinh học - - ¿2 5 2 2 SE2E£E+E£EE£E£E£E+E£EE£EE£ErErrrreei 15Bảng 1.5: Mức độ sản xuất khí của 1 tấn phân ¿ - - 2 esesesese cesses 19Bảng 1.6: Mối quan hệ giữa sản phẩm khí sinh hoc với nhiệt độ - 20

Bảng 1.7: Khả năng gây độc của một số chất đến quá trình sinh metan 22

Bảng 1.8: Khả năng cho phân va thành phan hoá học của phân gia súc, gia cam 26

Bảng 1.9: Nhu cầu tiêu thụ khí sinh học cho các mục tiêu sử dụng 29

Bang 1.10: Giá trị năng lượng tương đương 1 m” biogas - 25-552 5sccscscs¿ 30Bảng 2.1: Bồ trí và ký hiệu các nghiệm thức thí nghiệm nạp theo mẻ - 42

Bảng 2.2: Bồ trí và ký hiệu các nghiệm thức thí nghiệm nạp bán liên tục 43

Bảng 2.3: Phương pháp và thiết bị phân tích các chỉ tiêu 5-5-5-5+s+s+s+<scs2 44Bảng 3.1: Số mẫu và địa phương điều tra - - + 52525625 E2E2ESEEEE£EEEEEEEErkrrrreee 50Bang 3.2: Loại thiết bị sản xuất biogas nông hộ đã sử dụng - 52

Bảng 3.3: Thành phan hóa học của nguyên liệu dùng trong thí nghiệm 56

Bảng 3.4: Năng suất sinh khí sau 35 ngày thí nghiệm nạp theo mẻ - 70

Bảng 3.5: Năng suất sinh khí — thí nghiệm nap bán liên tục - 76Bảng 3.6: Ti lệ các bộ phận của lục bình << c c1 11 1 1 1 21111112 77Bảng 3.7: Thành phần hoá học các nguyên liệu sử dụng cho thí nghiệm và ứng dụng78Bảng 3.8: Các thông tin về thí nghiệm 5-2 S2 SESE2E£E#ESEEEE£EEEEEErErkrrrreee 78Bảng 3.9: Năng suất sinh khí trung bình - + 5256 2E2E+E+E2EE£E£E£EzEzEErErkrrrrees 30Bang 3.10: Thông tin thí nghiệm nước ép lục bình << 55 5S 5s eeess 32Bang 3.11: Thông tin và kết quả thử nghiệm tại nông hộ 22555255: 87

bã lục binh - C1 0010000111110 2111 H1 n0 060 8Hinh 1.2:

Hinh 1.3:Hinh 1.4:Hinh 1.5:Hinh 1.6:Hinh 1.7:Hinh 1.8:

Mơ hình bình ủ 30 lÍ( cccccceeeceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeceseeseeeeeeeeaeeeaeas 9San lượng heo Cả DƯỚC 9 1 11 0 0 1 1 xe 1]Lục bình (Eichhornia crassipes (Marte) SoÏms) «««<<s+2 13Cơ chế tạo thành metan từ chất thải hữu cơ ¿2 55s +ek+e£eE+ezezeesees 16Cơ chế sinh hố trong lên men ky khí chất hữu cơ -. 5- <2 5<: 16Ham ủ nắp cố định kiểu Trung Qu6c cccccscscecessessseseessssssssssessssseeseseees 23Ham ủ TG — BP trong mồ hình VACTB HH ng 24Hình 1.9: Ham ủ nắp trơi nỗi kiểu K VIC - + 252562 E‡E2E2EEEEEEEEEEEEErErrrreee 24Hình 2.1: Ban đồ hành chính tỉnh Hau Giang - + 5+ 2 2552£+£+£z£z£szxzzzcee 34Hình 2.2: Bản vẽ túi 050 ÏÍ{ - 111g HH ngờ 37Hình 2.3: Túi nhơm 10 lÍt - . <1 1133211011113 11111 9 1011 9 10011 ngư 38Hình 2.4: Túi nhơm 30 lÍt - - c1 1133210111113 11111 1 10111111 01 nườ 38Hình 2.5: Sơ đỗ mơ hình thí nghiệm nap theo mẻ - 25-25 2 2 2£*z£z£z£z£: 39Hình 2.6: Sơ đồ mơ hình thí nghiệm nap bán liên tục «<< << <2 39Hình 2.7: Ảnh chụp mơ hình thí nghiệm nap theo mẻ 5-5-2 2 + 2 2+s+s+£zcze: 39Hình 2.8: Ảnh chụp mơ hình thí nghiệm nạp bán liên tục - 555 ++<<<<<<+ 39Hình 2.9: Phân heo và lục bình được chuẩn bị cho thí nghiệm nạp bán liên tục 40Hình 2.10: Máy do pH Orion model 230 - << c9 ng re 45Hình 2.11: Máy do Geotechnical 0-100/100GA94 Q ecsnececeeeeeeesneeeeeeeeeeteneees 45Hình 2.12: Đơng hồ đo khí RIT'TEiR - 2 5-55 E22 SESE£E£E#ESEEEE£E£ESEEErErkrrrreee 45Hình 2.13: Thiết bi Biogas PrO - ¿5-5-5562 3E E123 151511111111 11 111111111 y 45Hình 3.1: Biểu đỗ nhu cau sử dụng thiết bị sản xuất biogas - 5-55-5555: 51Hình 3.2: Thể tích biogas sản sinh hàng ngày theo cách xử lý C0 và CI 58Hình 3.3: Thể tích biogas hang ngày theo cách xử ly CO và C2 59Hình 3.4: Thể tích biogas hang ngày theo cách xử ly CO và C3 -c- se: 59Hình 3.5: Thành phan biogas tuần 1 -¿-¿- ¿5-2 + 2 SE+E+E+E+ESEEEE£E£ESEEErErkrrrrees 60Hình 3.6: Thanh phần biogas tuần 2 ¿+5 S22 +E£E£E+ESEEEEEEEESEEEEErErrrreee 61Hình 3.7: Thanh phan biogas tuần 3 cccccceccccecscsessescscsesssessesesessssseesesessssseeseseeteen 61Hình 3.8: Thanh phan biogas tuần 4 - + ¿E52 E22 SESE£E£ESESEEEEEEEEEEEEEErErrrreee 62Hình 3.9: Thành phần biogas tuần 5 - ¿+ ¿2E S2 SE SE£E£ESESEEEEEEEEEEEEErErrrreee 62Hình 3.10: So sánh thành phần %CH¿ trung bình từ tuần 2 đến tuần 5 63Hình 3.11: Giá trị pH hàng tuần theo cách xử lý lục bình C1 - : 64Hình 3.12: Giá trị pH hàng tuần theo cách xử lý lục bình C2 - - 5: 64Hình 3.13: Giá trị pH hàng tuần theo cách xử lý lục bình C3 - 65Hình 3.14: Hệ đệm theo cách xử lý lục CŨ và C|Ï cc c1 n SH 1x2 66Hình 3.15: Hệ đệm theo cach xử lý lục CŨ va C2 ccecsssccccccceceeceeeeeeseessssnneeeeeees 66Hình 3.16: Hệ đệm theo cach xử ly lục bình CO và C3 «c2 G7Hình 3.17: Hệ đệm ngày 14 — tuần 2 - SE 3 E2 E5 5151111111111 E11 E1EEte 68Hình 3.18: Hệ đệm ngày 21 — tuần 3 - SE 3 E2 SE 5151111111111 111k 68

VỊ

Hình 3.22: So sánh năng suất metan theo 3 cách xử lý lục bình - 72

Hình 3.23: Thể tích biogas theo thời gian — thí nghiệm nap bán liên tục 74

Hình 3.24: Thanh phan biogas hàng tuần — thí nghiệm nap bán liên tục 74

Hình 3.25: pH hàng tuần — Thí nghiệm nap bán liên tục - - 2 25s 5s: 75Hình 3.26: hệ đệm hàng tuần — Thí nghiệm nạp bán liên tục - 75

Hình 3.27: Năng suất sinh metan hàng ngày — thí nghiệm nap bán liên tục 76

Hình 3.28: Biểu đô thé tích biogas hàng ngày thí nghiệm lục bình tươi 79

Hình 3.29: Biểu đỗ thành phần % CH, - nghiệm thức lục bình tươi - 70

Hình 3.30: Năng suất sinh metan hàng ngày - 2-5 25222 E+E+E£cxzerrsree 30Hình 3.31: Biểu đồ thành phần % CH¡ - nghiệm thức nước thai hầm ủ trong điều kiệnNAP HAN LEN tC 00070787 (4d 81

Hình 3.32: Biểu đồ thành phan % CH, - nghiệm thức nước thải ham ủ trong diéu kiện05 )0R0) 9u SIidẩt'ẢŸỐ.ỐỐÔ 81

Hình 3.33: Thể tích biogas thí nghiệm nước ép lục bình - 2-22 s+s+sz se: 32Hình 3.34: Tổng lượng nguyên liệu nạp va sản lượng biogas hang tháng — Ham ủbiogas 100 Imï” 2-5-5622 215E19E1215211112151111 2151111151111 15 111111111111 11 111111 0111 ce 83Hình 3.35: Năng suất sinh khí hang tháng — Ham ủ biogas 100 mì” - 84

Hình 3.36: Biểu dé pH và hệ đệm tháng 6, tháng 7/2009 — Ham ủ biogas 100 mỶ 84

Hình 3.37: Thành phần % CH, tháng 6, tháng 7/2009 — Ham ủ biogas 100 mỉ 85

Hình 3.38: Hệ đệm tháng 9, 10, 11/2009 — Ham ủ biogas 100 m 85Hình 3.39: Ham ủ EQI - - - + 2E SE S133 111111151513 11115151511 11110111111 86Hình 3.40: Bề thải và cửa thải hầm ủ EQ2 - 2 2 E22 2 SEEEEEEEEkrkrkrkrkereree 86Hình 3.41: Ham ủ EQ2 - - - + 2E SE SE S333 1111151511111 1111101111111 gLe 86Hình 3.42: Cánh khuấy hầm ủ EQ2 ¿©-E + S2 SE 2EEE#E2EEEEEE E125 1 12111 ee 86Hình 3.43: Ham ủ sản xuất biogas từ lục bình tại Tây Ninh - 5< 5c: 88

Vil

MỞ DAU

DAT VAN DEChăn nuôi góp phan vào phát triển kinh tế và xóa đói giảm nghèo cho ngườidân nông thôn Lợi ích từ chăn nuôi là khá rõ nhưng việc đầu tư xây dựng hầm ủbiogas chưa được quan tâm đúng mức Một trong những nguyên nhân khiến ngườidân ngại đầu tư ham ủ biogas là do tập quán chăn nuôi nhỏ lẻ, nuôi không thườngxuyên và sẽ ngưng nuôi khi không có lợi nhận do dịch bệnh, giá thức ăn, Ngoàira, dé một ham ủ biogas cung cấp đủ gas cho một gia đình 4 người, chủ hộ cần nuôithường xuyên 4 con heo Tuy nhiên, những hộ nghèo có vốn ít nên họ thường chỉnuôi từ 2 -3 con heo, không đủ lượng nguyên liệu cần thiết Vì vậy việc triển khaihầm ủ biogas gặp nhiều khó khăn

Trong những thập niên qua, hiệu quả từ việc áp dụng hầm ủ biogas vào xử lýchất thải chăn nuôi ngày càng được khang định không chi ở việc xử lý an toàn chatthải chăn nuôi mà còn tạo ra nguồn nhiên liệu thay thế chất đốt hỗ trợ nấu an, thắpsáng trong gia đình, cung cấp một phần thức ăn cho ao cá trong mô hình vườn -ao - chuông - biogas (VACB) Tuy nhiên, với những hộ chăn nuôi nhỏ lẻ, tínhkhông 6n định khi duy trì đàn heo là nguyên nhân gây thiếu hụt nguồn nguyên liệunạp vào ham ủ dẫn đến hiệu qua sử dụng và khai thác hầm ủ không cao, gây ảnhhưởng bất lợi cho cả mô hình Do đó, người dân ngại đầu tư xây dựng hầm ủ dẫnđến chất thải chăn nuôi không được xử lý, gây ô nhiễm môi trường trong khu vực.Theo kết quả điều tra của Dự án VIE/020 — Lục bình tại tỉnh Hậu Giang năm 2007,có đến 25% số hộ nuôi heo được phỏng vấn chưa đầu tư hầm ủ biogas vì lý do nuôiheo ít (dưới 4 con) hoặc nuôi không liên tục.

Do đó, cần xem xét tìm kiếm nguồn nguyên liệu bố sung và thay thé nạp vàohầm ủ biogas như lục bình, rơm lúa, thân cây ngô Trong đó, lục bình (Eichhormacrassipes) là loại thực vật khá phổ biến và dé tìm kiếm ở ĐBSCL - vùng có mạnglưới sông ngòi chăng chịt So với các loài thực vật và phụ phẩm nông nghiệp khác,lục bình sinh trưởng rất nhanh và có thể thu hoạch chúng quanh năm Lục bình cónăng suất sinh khí khá cao so với các loại phân gia súc Nhiều năm qua, việc sửdụng lục bình để làm nguyên liệu sản xuất biogas đã và đang được quan tâm nghiên

Việc nghiên cứu kha năng sinh khí metan từ các nguyên liệu phân heo và lụcbình và các cách xử lý lục bình đã có nhiêu người nghiên cứu Tuy nhiên, chưa cónhiêu nghiên cứu vê khả năng sinh khí metan từ việc phôi trộn phân heo, lục bìnhvới các ti lệ và các cách xử lý lục bình khác nhau.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU- Tham khảo các tài liệu đã nghiên cứu trong và ngoài nước

- Tiến hành thực nghiệm trên mồ hình.- Phương pháp lay mẫu và phân tích.- Phương pháp tính toán và xử lý số liệu

Chương 1 : TONG QUAN

11 CÁC NGHIÊN CỨU VE SAN XUẤT BIOGAS TU PHAN HEO VALỤC BÌNH

1.1.1 Trong nướcKha Mỹ Khanh (1990) đã trình bày các phương pháp lý học (cat nhỏ từ 2 + 3cm), hóa học (dùng dung dịch kiềm NazCOa hoặc Ca(OH);) và sinh học (dùng nướcthai ham ủ đang hoạt động) dé xử lý lục bình trong thí nghiệm nap lục bình cho hamủ biogas Kết quả cho thay với cùng trọng lượng nap phân heo và lục bình (ủ chua 6ngày) thì lượng khí sinh ra ở lục bình đã ủ chua cho ra lượng khí cao hơn Với cùngtrọng lượng nạp với tỉ lệ | phân heo : 2 lục bình nhưng với 3 nghiệm thức khácnhau gồm lục bình không xử lý, có xử lý ủ chua (6 ngày) và có xử lý kiềm thìnghiệm thức xử lý kiềm cho ra lượng khí cao hơn so với 2 nghiệm thức xử lý cònlại Nhưng về hiệu quả kinh tế thì việc xử lý lục bình băng kiềm sẽ không kinh tế sovới việc lục bình chỉ xử lý ủ chua Và với cùng trọng lượng nạp với tỉ lệ | phân heo: 2 lục bình, lục bình sau khi ủ hiếu khí 8 ngày đem ủ chua từ 4 + 6 ngày cho lượngkhí tốt nhất [15]

Theo Trương Duy Linh (1991), kết quả thí nghiệm xử lý lục bình cho thấy lụcbình cắt ngăn 20 + 30 cm sau đó đem ủ chua với nước thải hầm ủ đang hoạt độngvới thời gian ủ chua 15 ngày sẽ cho lượng khí nhiều, rút ngăn được thời gian ủ củanguyên liệu [18].

Lê Hoàng Việt (2004) tiến hành thí nghiệm lên men yếm khí (5 lít) để xácđịnh thé tích biogas và metan sinh ra từ nguyên liệu nước ép lục bình và phân heo.Các kết quả cho thấy lượng biogas sinh ra từ nước ép lục bình, nước ép lục bình +5% phân heo va nước ép bục bình + 10% phân heo là 0,317 m” metan/kgCOD bịloại bỏ, 0,31 m° metan/kgCOD bị loại bỏ và 0,317 m° metan/kgCOD bị loại bỏ theothứ tự Như vậy nước ép bục bình thích hợp để sản xuất biogas, tuy nhiên hàmlượng chất hữu cơ của nước ép lục bình sau quá trình lên men yếm vẫn còn khá cao,cần phải được xử lý thêm trước khi thải ra môi trường [13]

Lê Trần Thanh Liêm (2010) đã cắt nhỏ lục bình tươi từ 1 + 2 em cho vào cáctúi nylon, sau đó cho nước thải hầm ủ đang hoạt động vào ủ chua trong 10 ngày

Kết quả thí nghiệm ủ yếm khí cho thấy lượng khí biogas sinh ra vượt trội hơn khi sửdụng phân heo phối trộn với lục bình sau 10 ngày ủ chua Đồng thời hàm lượng khímetan sinh ra khi sử dụng hỗn hợp phân heo trộn lục bình sau 10 ngày ủ nhiều hơn

100% phân heo làm nguyên liệu nap [17].

1.1.2 Ngoài nước

Saraswat (1986) đã nghiên cứu trong phòng thí nghiệm với lục bình xay (1,25mm) và làm thành viên Với hai hệ thống có xử lý kiềm (dùng 3,6% NazCQO2a — 2,5%Ca(OH);, kéo dai 24 giờ) sau đó ủ chua (2 ngày) Kết quả đạt được sau 7 ngày sinhkhí ở nhiệt độ 35 + 37 °C thí nghiệm có xử lý kiềm năng suất sinh biogas là 50 L/kglục bình khô va thí nghiệm chỉ ủ chua 2 ngày cho năng suất gas là 32,51 L/kg lụcbình khô Qua thí nghiệm trên cho thấy lục bình qua xử lý kiểm trước khi cho vàohầm ủ sẽ cho năng suất sinh biogas lớn hơn nhưng sẽ tốn kém nhiều về chất hóahọc Do dé, nó không hiệu quả về kinh tế nếu xử lý lục bình bằng kiểm trước khiđưa vào hầm ủ [50]

Madamwar (1990) đã nghiên cứu cải thiện quá trình phan hủy ky khí của phanheo và lục bình với các phế thải nông nghiệp và các phế thải khác như lá câyPolyalthia longifolia (Sonn.) , lá cây Azadirachta indica A Juss., 14 bạch đàn, bãmia, than cay chuối, chat thải gia cầm, pho mát, bột tảo (Enteromorpha sp.) và bùnbã mía Kết quả thí nghiệm cho thay bùn bã mía, thân cây chuối, chất thải gia cầm,pho mát và bột tảo làm gia tăng hơn 100% khí sản sinh với hàm lượng metan caohơn 5-10 % [44].

Madamwar (1991), nghiên cứu ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt khácnhau lên quá trình phân hủy ky khí của phân gia súc và lục bình Các chất hoạt độngbề mặt sử dụng với các liều khác nhau: Tween 20, Tween 60, Tween 80, Natrilauryl sulphate, Tegoprens 42, Tegoprens 43, Tegoprens 47, Teogprens 51,Tegoprens 52, Tegoprens 63 Trong số các chất hoạt động bề mặt thử nghiệm,Tegoprens 43 làm gia tăng khí sinh sản sinh hon 114% với hàm lượng metan caohơn 6,25% [46].

Ở Indonesia, ham ủ biogas với thể tích 1 m và 0,5 m phân chứa khí phía trênham ủ.Phân gia súc được sử dụng như chất cay vào trong quá trình khởiđộng Trước khi nạp ham ủ, lục bình được rửa với nước để loại bỏ tạp chất và sauđó cắt thành từng miếng Hàm lượng nước trong lục bình tươi là 89,5% và ty lệ C/Nlà 27 Khí sinh học được sản xuất từ quá trình này là 620 L/kg lục bình khô và hàmlượng metan là 52% khi chỉ sử dung phan lá và thân cây Nếu nạp toàn bộ lục bình(bao gồm rễ cây) vào hầm ủ lượng khí sinh học giảm xuống còn 331,4 L/kg lụcbình khô (Kozo, 1995)[43].

Mô hình sản xuất biogas từ việc phối trộn lục bình và dư lượng dạ cỏ tươi

(fresh rumen residue) cung cấp năng lượng cần thiết cho một cơ sở phụ sản ởNiamey, Nigeria Hệ thong lên men kiểu nạp theo mẻ nap trôi nỗi gồm 6 ham ủ,mỗi hầm ủ 5 mỉ Sản lượng biogas vào mùa nóng (30 — 40°C) và mùa mát (20 —

30°C) lần lượt là 0,52 m” va 0,29 mỉ tính trên một m” hầm ủ trong một ngày

(Almoustapha) [23].

Theo Biogas Digest — Volume 2, năng suất sinh biogas của một số nguyên liệuở cuối thời gian lưu 10-20 ngày với nhiệt độ 30°C cho thay luc bình có năng suấtsinh biogas cao cao hơn các nguyên liệu thực vật khác: lục bình: 375 L/kg vật chấtkhô, phân heo: 340 -550 L/kg vật chất khô, phân bò: 90 — 310 L/kg vật chất khô,rơm: 170 — 280 L/kg vật chất khô [42]

Một hệ thống gồm hồ lục bình 7.3m x 7.3m x 0.9m xử lý 1250 mỶ nướcthai/ngay ở An Độ Sinh khối lục bình được thu hoạch hàng ngày và xay nhỏchuyển vào ham ủ biogas Trung bình | kg sinh khối lục bình tươi thu được 32 lítCH, (Nguyễn Đức Lượng, 2003)|4]

Panning (2003) [49] đã thực nghiên cứu khả thi sử dung lục bình cho ViệtNam với sự phối hợp thực hiện của Trường Đại học Cần Thơ Các thí nghiệm doĐại học Cần Thơ hiện cho biết nước ép từ thân lá lục bình thích hợp để sản xuất

biogas Đề khăng định tính khả thi của việc sử dụng nước ép lục bình sản xuất

biogas, hai thí nghiệm đã được thực hiện tại Luxembourg với mẫu lục bình được

thu thập tại Hậu Giang — khu vực có nhiều lục bình nhất ở đồng băng sông Cửu

Long.

- Phí nghiệm lên men ky khí trong phòng thí nghiệm được thực hiện theo tiêuchuẩn quốc tế chấp nhận cho việc theo dõi quá trình ky khí Thí nghiệm được tiến

hành trong điều kiện nạp theo mẻ (hình 1.1) Kết quả cho biết, sau 10 ngày năng

suất biogas gan dat giá trị tối ưu Ba lục bình có chứa nhiều lignin-cellulose vàhemicellulose nên phân huỷ chậm So với nước ép lục bình, bã lục bình có năngsuất sinh biogas đạt giá trị tối ưu sau 20 ngày, thậm chí sau 30 ngày Điều này chothay, nếu sử dụng nước ép lục bình dé sản xuất biogas thì thé tích bể lên men metangiảm 2/3 Sau 26 ngày, nước ép lục bình có năng suất biogas trung bình 0,327Nm”/kg ODM nguyên liệu đầu vào, tốc độ sản sinh biogas là 65 L/kgODM/ngày.Năng suất biogas của nước ép lục bình tương đối thấp hơn so với tiềm năng sinh khímetan của các loài thực vật khác nhưng cao so với phân tươi, thấp hơn cây dau gai ủchua va cao hơn so với bã nho Hàm lượng metan trong biogas trong khoảng 53% -

61% Như vậy, nước ép lục bình thích hợp cho sản xuất biogas

Hình 1.1: Mô hình thí nghiệm xác định tiềm năng sinh biogas từ nước ép lục bình

và bã lục bình- Thí nghiệm với mồ hình bình ủ 30 lít (hình 1.2), phan chứa hỗn dich lên menlà 22 lít Bình ủ có thiết bị khuấy trộn, kiểm soát pH và nhiệt độ được giữ 6n định

(33°C) Lượng nguyên liệu nap ở mức tai trọng 2 kg ODM/m thé tích ủ Kết quả

cho biết, nước ép lục bình có năng suất biogas trung bình là 0/712 m/kg ODM,hàm lượng metan từ 60% — 62%.

12 HIỆN TRANG CHAN NUÔI HEO TẠI VIỆT NAM1.2.1 Hiện trạng chăn nuôi heo cả nước

Từ trước đến nay, chăn nuôi luôn có vai trò quan trọng đối với nền nôngnghiệp nước ta, giá trị chăn nuôi chiếm tỷ trọng khá, trên 27% cơ cấu của toànngành và tăng trưởng mỗi năm (giai đoạn 2001 - 2009) đạt 7-8% (bảng 1.1) TheoTổng CỤC Thống kê, năm 2010, tong số đầu lon dat 27,3 triệu con, số lượng gia cầmhơn 300 triệu con, sản lượng thịt đạt 615 nghìn tan Đàn bò trong cả nước đạt gân 6triệu con, bò sữa 128 nghìn con và đàn trâu là 2,9 triệu con Tổng sản phẩm chănnuôi trong nước đạt 4.006 nghìn tan thịt, 306 nghìn tan sữa tươi va 5,87 ty quảtrứng.

Theo quyết định số 10/2008/QĐ-TTg về việc phê duyệt Chiến lược phát triểnchăn nuôi dén năm 2020, mục tiêu phat triên:

- Đến năm 2020 ngành chăn nuôi cơ bản chuyển sang sản xuất phương thứctrang trại, công nghiệp, đáp ứng phan lớn nhu cau thực phẩm đảm bảo chất lượngcho tiêu dùng và xuất khẩu;

- Tỷ trọng chăn nuôi trong nông nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%, trong đó2010 đạt khoảng 32% và năm 2015 đạt 38%;

- Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế có hiệuquả các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi

- Các cơ sở chăn nuôi, nhất là chăn nuôi theo phương thức trang trại, côngnghiệp và cơ sở giết mồ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chat thải,

bảo vệ và giảm ô nhiễm môi trường

- Định hướng phát triển đến năm 2020, chăn nuôi lợn phát triển nhanh quy môđàn lợn ngoại theo hướng trang trại, công nghiệp ở nơi có điều kiện về đất đai, kiểmsoát dịch bệnh và môi trường; duy trì ở quy mô nhất định hình thức chăn nuôi lợnlai, lợn đặc sản phù hợp với điêu kiện chăn nuôi của nông hộ và của một sô vùng.

Bảng 1.1: Cơ cấu giá trị sản xuất nông nghiệp phân theo ngành hoạt động (%)

Năm | Tổng | Trồng trọt | Chăn nuôi | Dịch vụ2000 100 78.3 19.3 242001 100 77.9 19.6 2.52002 100 76.7 21 2.32003 100 75.5 22.3 2.22004 100 76.3 21.6 2.12005 100 73.6 24.6 1.82006 100 73.8 24.4 1.82007 100 73.9 24.4 1.72008 100 714 27.1 1.52009 100 71.3 27.1 1.6

(Nguôn: Tong Cục Thong kê, 2010)[9]

Theo quyết định số 10/2008/QĐ-TTg, mỗi địa phương đã xây dựng dé án pháttriển chăn nuôi, xác định trọng tâm, trọng điểm theo thế mạnh của từng tỉnh

27627.7vases 261437 27435 26855.3 26560.7 26701.6

25000 23169.5 = 21800.1

Hình 1.3: Sản lượng heo cả nước

(Nguồn: Tong Cục Thống kê, 2010)[9]Hình 1.3 cho thấy: sản lượng chăn nuôi heo cả nước tăng liên tục từ 20193,8

nghìn con vào năm 2000 lên 27435 nghìn con vào năm 2005 sau đó giảm vào cácnăm 2006, 2007, 2008 do dịch bệnh, giá cả thức ăn, giá thị trường, khí hậu Đếnnăm 2009, sản lượng heo cả nước tăng trở lại đạt 27.627 nghìn con.

1.2.2 Hiện trạng chăn nuôi heo ở Đồng Bằng Sông Cứu LongNgành chăn nuôi ở ĐBSCL tập trung chủ yếu vào chăn nuôi heo và gia cầm.Tuy nhiên hình thức chăn nuôi còn nhỏ lẻ, khoảng 2 — 4 con heo, mang tính tự cungtự cấp theo từng hộ gia đình song hình thức chăn nuôi này đang dan được thay thếbăng các loại hình chăn nuôi tập trung với quy m6 vừa và nhỏ.

Bảng 1.2: Sản lượng chăn nuôi ở ĐBSCL qua các năm

2005 2006 2007 2008 2009Heo (nghìn con) 38256 3982 37818 3630,1 37308Bò (Nghìn con) 53709 6798 689.6 713.5 696.7

Trâu (nghìn con) 38868 38868 38,1 41.3 43.3

Gia câm (nghìn con) | 31347 36378 39867 48527 | 55800

(Nguôn: Tong Cục Thong kê, 2010)[9]

Bảng 1.2 cho thấy: Sản lượng chăn nuôi heo ở ĐBSCL từ năm 2005 đến năm

2009 tuy có giảm ở năm 2007, 2008 nhưng vẫn tăng trở lại lại vào năm 2009 Sảnlượng bò, trâu, gia câm tuy có giảm do tác động của dịch bệnh nhưng vân có xu

hướng tăng liên tục Điều này cho thay sản lượng chăn nuôi ở ĐBSCL tăng liên tục.Do đó, nhu câu câu sử dụng hầm ủ biogas để xử lý chất thải không ngừng tăng.13 SƠ LƯỢC VE LUC BÌNH

- Nguồn gốc: Lục bình hay bèo sen, bèo tây, bèo Nhật Bản, tên khoa hoc làEichhornia crassipes (Marte) Solms, thuộc họ bèo lục bình (Pontederiacae), cónguồn sốc Nam Mỹ, vào Mỹ năm 1884, vào Việt Nam năm 1902 (Phạm HoangHộ, 1999) [1].

- Đặc điểm sinh học: Lục bình là thực vật thuỷ sinh, thân thảo, sống theodòng nước thường gặp ở ven sông, ao, hồ, đầm, mương máng hay nơi có nước bi tùđọng Kích thước của cây thường thay đổi tùy theo môi trường sống có nhiều hay ítchat min Lá có cuốn phù, phiến xoan tròn hay hình tim, dày, mém Chùm đứng, cólông tri; hoa tím nhạt; Ống dài bằng cánh hoa, cánh hoa giữa có bớt vàng quanh tím;tiêu nhị 3 chỉ có lông mịn Quả nang, nhưng ít khi gặp Nang 3 buông, vách mỏng:hộp nhiều sắp năm ngang (Pham Hoàng Hộ, 1999)[1]

- Thành phân hoá học:Lục bình có thành phần hoá học thay đổi tuỳ thuộc môi trường sinh sống.Bảng 1.3 cho biết thành phần hoá học của lục bình

Bảng 1.3: Thành phần hoá học của lục bìnhThành phần Giá trị, %Độ âm 85 - 95Vật chất hữu co (tính trên vật chat khô)

Cellulose 18-31Hemicelluloses 18-43Lignin 7-26Ash (tính trên vật chat khô) 15 - 26Thành phân nguyên tô

C 41,1—437H 53-64O 275-288N 15-43

(Nguôn: Buana, 2007)[29]

- Sinh trưởng, sinh sản:

Ở nước ta, lục bình sống quanh năm, sinh sản chủ yếu bằng con đường vôtính Từ nách lá đâm ra những thân bò dài, và mỗi đỉnh thân bò cho một cây mới, vềsau tách ra thành một cá thể độc lập Lục bình có thể sinh trưởng và phát triển ởnhiệt độ 10 + 40°C nhưng mạnh nhất ở 20 + 30°C, vì vậy trong điều kiện vùngĐBSCL lục bình sống quanh năm Ở phía Bắc nước ta do ảnh hưởng của gió mùaĐông bắc có mùa đông khá lạnh nên lục bình chỉ phát triển mạnh từ tháng 4 đếntháng 10 và ra hoa vào khoảng tháng 10 đến tháng 11 (Trần Đỗ Ái Nhi (2005) tríchtừ Nguyễn Đăng Khôi (1985)) [21]

Thời gian nhan đôi của lục bình từ 6 - I8 ngày (Westerdahl and Getsinger,1988) [54] So với các loài thực vật thuỷ sinh khác, lục bình có năng suất sinh khốirất cao, chúng có năng suất sinh khối khoảng 135 — 199 tắn khô/ha/năm Cá biệt, ởnhững nơi có điều kiện thuận lợi chúng có thé đạt 600 kg chất khô/ha/năm (NguyễnĐức Luong, 2003) [4] Trong một số trường hợp, loài thực vật thuỷ sinh này gây ranhững tác động không tốt cho môi trường Ở một số nơi, lục bình phát triển nhanhđến mức trong một khoảng thời gian ngăn, chúng có thé lắp kín bề mặt nước gây tắcnghẽn giao thông, hạn chế dòng chảy Khi đó nước sẽ được mặt trời chiếu sáng,lượng các chất khí hoà tan có trong nước thay đối nghiêm trọng, ảnh hưởng rất lớnđền các vi sinh vật khác có trong nước.

Hình 1.4: Lục bình (E/chhormia crassipes (Marte) Solms)

(Nguồn: Nguyễn Hữu Lộc, 2010) [20]

- Ứng dụng:Sinh khối lục bình được ứng dụng vào nhiều mục đích khác nhau như:+ Làm nguyền liệu cho thủ công, mỹ nghệ.

+ Chế biến làm thực phẩm: Đọt non và hoa lục bình có thể dùng làm rau ăn

sông hoặc nâu canh.

+ Trong nông nghiệp: lục bình làm thức ăn gia súc, dùng ủ nam rơm, làmphân hữ cơ.

+ Trong y học dân gian: lá và thân lục bình có tác dụng tiêu viêm giải độclành da (Đỗ Tất Lợi, 2006) [3]

+ Lam sạch môi trường nước: Tuy lục bình có khả năng chuyền hoá vật chathoa học có trong nước thải chậm hơn so với các loài vi sinh vật nhưng lục bình cónhững ưu điểm mà vi sinh vật không có được, đó là khả năng hấp thu kim loại nặng(như chì, thuỷ ngân, Cadmium), khả năng 6n định sinh khối trong môi trường tự

nhiên, khả năng cộng sinh trong môi trường nước (Nguyễn Đức Lượng, 2003) [4]

+ Sản xuất biogas:

Việc sử dụng lục bình làm nguyên liệu sản xuất biogas đã được nhiều nước

áp dụng như Nigeria, Indonesia, An Độ, Năng lượng biogas thu được góp phandang ké giam 6 nhiễm môi trường, hạn chế nạn phá rừng và đem lại nhiều lợi íchkinh tế khác

1.4 CÔNG NGHE KHÍ SINH HOC1.3.1 Giới thiệu chung

Khí sinh học (biogas) là sản phẩm bay hơi của quá trình lên men ky khí phângiải các hợp chất hữu cơ Nguyên liệu sản xuất khí sinh học thường là các chất thảihữu cơ như phân gia súc, gia cầm, bùn thải và các phụ phẩm nông nghiệp Các chấtthai này được tiến hành lên men yếm khí trong các bể lên men và cho ra hỗn hợpkhí, trong đó khí CH, chiếm số lượng nhiều nhất Tuy theo thành phan hoá học củanguyên liệu, lượng nguyên liệu nạp, thời gian lưu, nhiệt độ và kiêu bê lên men,

thành phân khí sinh học rất khác nhau Thành phần khí sinh học trung bình được thểhiện ở bảng 1.4.

Khí metan (CH¿) là loại khí cho năng lượng rất cao ( 9000 kcal/m”) Trong

hỗn hợp khí sinh học, nhiệt lượng của chúng vào khoảng 4500 — 6300 kcal/m”, tuỳthuộc vào hàm lượng CH, trong khí sinh học.

Bảng 1.4: Thành phần khí sinh họcLoại khí Ty lệ (3%)Metan (CH¿) 55 +65Cacbonic (CO2) 35 +45Nito (N>) 0+3Hydro (H›) 0-1Hydro sulphua (HS) 0x1

(Nguôn: Chongrak, 1988)[32]

1.3.2 Quá trình phân huỷ ky khí sinh metanQuá trình phân hủy ky khí là một quá trình phức tạp liên quan đến hang trămphản ứng và chất trung gian Mỗi phản ứng được xúc tác bởi các enzym hoặc chấtxúc tác riêng Tuy nhiên, tất cả các phản ứng trong quá trình phân huỷ ky khí có thểđược đơn giản hóa bằng phương trình sau:

Chất hữu co —Vikhuan Uy CH, + CO, + Hạ + NHạ + H:§ (1.1)

Toàn bộ quá trình chuyển hoá xảy ra trong quá trình lên men ky khí được théhiện trong hình 1.5.

Quá trình phân huy ky khí được chia làm làm ba giai đoạn:

1 Giai đoạn thuỷ phân và lên men

2 Giai đoạn tạo axit3 Giai đoạn tạo metan.Toàn bộ ba giai đoạn trên được tóm tắt ở hình 1.6

Giai đoạn 1: thúy phân và lên men

Rất nhiều chất thải hữu cơ chứa các polymer hữu cơ như protein,hydratcacbon, chất béo, cellulose, lignin, Phần lớn trong số các polymer hữu cơnay được phân huỷ bởi các enzym ngoại bào của vi khuan, tạo thành những chất có

phân tử lượng nhỏ hơn và có khả năng tan trong nước Những chất này được các vikhuẩn sinh axit hấp thụ ở giai đoạn sau.

Chất thải hữu cơ

(chat béo, gluxit, protein)

Vi khuẩn lên men pi Vi khuan thuy phan

Vv

CH, + CO,

Chathữu Hydratcacbon [* Đường đơn —> Axitbéo ———> Axetat ———> CO;+| CH¿

Axit hữu co, alcohol, các

hop chat trung tinh

Vi khuẩn tao H; + CO;

Hình 1.5: Cơ chế tao thành metan từ chat thai hữu co

Protein |——> Amino axit

(Nguồn: Brown, 1985) [28]oo Amoniac

SN

Té bàovi khuân

| Giai đoạn thuỷ phân và lên men mm mm

| Giai đoạn tạo axit | | ll|

Giai doan tao metan |

Hình 1.6: Cơ chế sinh hoá trong lên men ky khí chất hữu co

Giai đoạn thuỷ phân các polymer hữu cơ chủ yếu nhờ các enzym của vi khuân

yếm khí và yếm khí tuy tiện thực hiện Các chất polymer hữu cơ được xem như là

các chất cảm ứng, thúc day tế bào tong hợp nên các enzym cảm ứng và các enzymnày thoát khỏi tế bào ra ngoài tế bào để tham gia phân huỷ các polymer hữu cơtương ứng.

Đây là quá trình sinh lý rất quan trọng ở vi sinh vật Các polymer hữu cơ cótrọng lượng phân tử rất lớn, chúng không thể vào tế bào qua những lỗ của màngnguyên sinh chất Muốn qua lỗ màng nguyên sinh chất buộc phải chuyển sang dạngvật chất có trọng lượng phân tử nhỏ hơn Các vật chất có trọng lượng phân tử nhỏnày sẽ xâm nhập vào tế bào theo cơ chế chênh lệch nông độ các chất trong và ởngoài tế bào

Những phản ứng thủy phân ở giai đoạn này biến đổi các chất hữu cơ nhưprotein thành amino axit, hydratcacbon thành đường don, chất béo thành các axitmạch dài Tuy nhiên các chất hữu cơ như cellulose, lignin rất khó phân hủy, tốc độthuỷ phân các chất này diễn ra chậm Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kíchthước hạt và đặc tính dễ phân hủy của cơ chất (Nguyễn Đức Lượng, 2003) [5].Giai đoạn 2: tạo axit

Cac monomer được tạo thành từ quá trình thuỷ phân ở giai đoạn | vào được tếbào vi khuẩn, bắt đầu chuyển hoá thành các axit Các quá trình chuyển hoá nàyđược thực hiện bởi các vi khuẩn acetogenic và sản phẩm được tạo thành nhiều nhấtlà axit béo bay hơi Các axit béo bay hơi sẽ chuyên thành CH, COs

Ngoài acetate ra, trong giai đoạn này người ta thay trong tế bào vi khuẩn tích

luỹ CO, H; và ethanol, methanol Các chất này được tạo phân lớn từ sự phan huỷ

hydrocacbon.

Số lượng và thành phan các axit béo bay hơi va các sản phẩm khác được taothành trong giai đoạn này phụ thuộc rất nhiều ở phần phan hoá học đưa vào lên menvà phương pháp lên men.

mức sản xuât khí của một tần phân ở các điêu kiện nhiệt độ khác nhau như sau(bang | 4):

Bang 1.5: Mức độ sản xuất khí của 1 tan phân

Nhiệt độ (’C) Sản lượng khí Thời gian kéo dài

(m*/ngay) (thang)

15 0,15 1220 0,30 0625 0,60 0330 1,00 0235 2,00 01

(Nguồn: Ngô Kế Sương, 1997)[6]

Khi nhiệt độ tăng, tốc độ sinh khí metan cũng tăng theo Nhưng nhiều thínghiệm cho thấy răng, khi nhiệt độ 45°C thì tốc độ sinh khí metan chậm lại Sau đónếu tăng nhiệt độ từ từ đến 55°C, tốc độ tạo thành khí metan tăng theo Nhiệt độ

vượt quá 55°C, tốc độ tạo khí metan giảm rất nhanh (Nguyễn Đức Lượng, 2003)

[5].

b Anh hướng ciia pH và độ kiềmCác loài vi khuẩn thường phat triển ở pH trung tính, khoảng pH thích hợp chovi khuẩn ky khí hoạt động nam trong khoảng 6,6+7,6 và giá trị tối ưu trong khoảng7 +72 Tuy nhiên, các loài vi khuẩn sinh khí metan có kha năng phát triển ở pH =5,5 (Chongrak, 1988) [32].

Trong quá trình lên men, pH ban đầu có thé giảm xuống 6,6 do ở thời gian nàylượng axit được tạo ra Khí đến giai đoạn tạo CHy, pH sẽ được điều chỉnh lại

Alkalinity (độ kiềm) của hầm ủ nên được giữ ở khoảng 2.500+ 5.000 mg/L đểtạo khả năng đệm tốt cho nguyên liệu nạp (Chongrak, 1966) [32]

c Anh hưởng của các chất dinh dưỡng và tỷ lệ C/NTrong quá trình hoạt động, vi khuẩn cần nhiều chất dinh dưỡng khác nhau C,N, P, S, Na, K, nhưng chủ yếu là cacbon (C) và nitơ (N) Người ta ước tính rang,vi khuẩn khuẩn tiêu thụ C nhanh hơn N gấp khoảng 25 + 30 lần Do đó, tỉ lệ C/N từ25/1 + 30/1 thì sự phân hủy ky khí xảy ra tốt

d Anh hưởng của hàm lượng chất khôKhi say khô nguyên liệu, nước sẽ bốc hoi và còn lại phan chất khô của nguyênliệu Hàm lượng chất khô là tỷ lệ giữa trọng lượng chất khô và tong trọng lượng củanguyên liệu, thường được biểu thị băng phần trăm Quá trình phân huỷ sinh metanxảy ra thuận lợi nhất khi môi trường có hàm lượng chất khô thích hợp Đối với cácloại phân, và rơm rạ hàm lượng chất khô tối ưu vào khoảng 7 — 9% Đối với lụcbình hàm lượng này là 4 — 5% Nguyên liệu ban đầu thường có hàm lượng chất khôcao hơn giá tri tối ưu nên khi nạp vào thiết bị khí sinh học cần phải pha thêm nước.Tỷ lệ pha loãng thích hợp là 1-3 lít nước cho 1 kg phân (Nguyễn Quang Khải,2002)121.

Bảng 1.6: Mối quan hệ giữa sản phẩm khí sinh học với nhiệt độ

và hàm lượng chât khôSản phẩm khí sinh học Hàm lượng chất khô (%)

(mL)

2 4 6 8 10 12Mùa hè, thu 25 — 27°C 2915 |3500 |6295 |4090 |3960 |2510

1030 | 1080 | 1140 | 1380 |2580 | 1850Mùa đông, xuân 18 — 23°C

(Nguôn: Phạm Văn Thành, 2007)[7]

e Anh hưởng của thời gian lưu giữThời gian lưu giữ cũng giữ một vai trò quan trọng đối với quá trình lên mensản xuất metan sinh học Thời gian lưu giữ lại phụ thuộc rất nhiều vào chất lượngnguyên liệu Trong thực tế, thời gian lưu giữ năm trong giới hạn 30 — 60 ngày.Trong trường hợp lên men liên tục hoặc bán liên tục với tốc độ bồ sung nguyên liệucao thì thời gian lưu giữ sẽ gian lưu giữ cũng giữ một vai trò quan trọng đối với quátrình lên men sản xuât metan sinh học.

Thời gian lưu giữ trong bé lên men ở An Độ là 50 ngày trong khi ở trang trạiMaia (Philippin) chỉ có 23 ngày do việc sử dụng bùn cũ làm nguyên liệu phối hợp.Kinh nghiệm ở Ấn Độ cho rằng thời gian lưu giữ của các bề lên men hiện có ở AnĐộ có thể giảm xuống còn 30 ngày Thí nghiệm lên men sản xuất khí sinh vật ởPhilippin với nguyên liệu pha loãng theo tỷ lệ 1 phan 4 nước đã giảm thời gian lưugiữ xuống còn 21 ngày Thí nghiệm của Viện chăn nuôi quốc gia Nhật Ban với tỷ lệ

pha loãng 1 phân 3 nước, đã giảm thời gian lưu giữ xuống còn 16 ngày song cầnphải lưu y là thời gian lưu giữ càng lâu sẽ càng có lợi cho việc tiêu diệt các mầmbệnh và trứng giun san ký sinh (Ngô Kế Sương, 1997) [6].

Đối với chế độ nạp từng mẻ, thời gian lưu là thời gian từ lúc nạp tới lúc lẫynguyên liệu ra Đối với chế độ nạp bán liên tục, nguyên liệu được đây dân tới lỗi ravì bị nguyên liệu mới bố sung chiếm chỗ Thời gian lưu là thời gian từ lúc nguyênliệu được nạp vào cho tới khi bị day ra khỏi bể phân huỷ và thường được tính bangti số giữa thé tích phân huỷ và thé tích nguyên liệu nạp bố sung hang ngày (đã pha

loãng) (Nguyễn Quang Khải, 2002) [2]

Quá trình phân huỷ của nguyên liệu trong điều kiện tự nhiên xảy ra trong mộtthời gian dài Đối với phân động vật thời gian này có thể tới hàng tháng Đối vớinguyên liệu thực vật, thời gian này có thể tới hàng năm Đối với thiết bị khí sinhhọc hoạt động liên tục, thời gian lưu càng lớn thì khí thu được từ một lượng nguyênliệu nhất định càng nhiều Song như vậy thiết bị phải có thé tích phân huỷ lớn vàvốn đầu tư xây dựng cao Do vậy người ta chọn thời gian lưu sao cho trong thờigian này tốc độ sinh khí là mạnh nhất Thời gian lưu được chọn căn cứ vào thời tiếtcủa địa phương và loại nguyên liệu nạp (Armit and Bajgain, 2005) [24]

f Đặc tính cia nguyên liệuTốc độ lên men phụ thuộc vào loại nguyên liệu Nguyên liệu chứa nhiều ligninthường khó phân huỷ nên không có lợi cho lên men Việc băm hoặc nghiền nhỏnguyên liệu (phế thải nông nghiệp) là cần thiết song còn tuỳ điều kiện hiện hữu(Ngô Kế Sương, 1997) [6]

ø Tóc độ bố sung nguyên liệuQuy tắc quan trọng đối với việc vận hành bể lên mem yếm khí là phải duy trìđược điều kiện vận hành ổn định Càng bố sung nguyên liệu vào bé đều đặn baonhiêu thì bể càng được nuôi dưỡng tốt bấy nhiêu và sản lượng khí thu được càngcao bay nhiêu (Ngô Kế Sương, 1997) [6]

h Tải trọngTải trọng được ước tính theo lượng COD hay chất ran bay hơi (VS) hay vậtchất khô hữu co (ODM) trên một mét khối dịch lên men trong một ngày Nếu tỷtrọng quá lớn sẽ có ảnh hưởng đến sự tạo thành khí metan, nếu tải trọng quá nhỏ sẽđòi hỏi thiết bị nhiều hon, lớn hơn Tải trọng chất hữu cơ thích hợp nhất là 1 + 4

kgVS/m/ngày và 1+6 kg COD/ m”/ngày (Chongrak, 1988) [32]

i Sự có mặt của không khí và độc tôMột điều không thể thiếu được là bể phải kín tuyệt đối và không có không khí(oxy), vì vi khuân sinh mêtan mẫn cảm cao với oxy Do hoạt động lâu nên trong bểcó thê tích luỹ các ion NHàa, Ca, K, Zn, SOz O nong độ qua cao các ion này cóthé ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh metan Dé khắc phụctình trạng đó người ta có thể cho lang cặn hoặc sử dụng các ion khác dé khử bớt độctố (Ngô Kế Sương, 1997) [6]

Bảng 1.7: Khả năng gây độc của một số chất đến quá trình sinh metan

Chất ức chế Nông độ ức chế (mg/L)Axit bay hơi >2000

Nito Ammonia 1500 — 3000 (ở pH> 7,6)Sulfide >200;

>3000 gay độcCanxi (Ca ”) 2500-4500; _

8000 gây ức chê mạnhMagié (Mg”) 1000 - 1.500; -

Sắt 1710Crom VI (CrTM) 3Crom III (Cr”) 500Nicken (Nï”) 2

(Nguôn: EPA, 1979)[36]

j Chế độ khuấy trộnKhuay trộn là tác động cơ hoc vào dung dich lên men, khuấy trộn có nhữngtác động tích cực sau (Ngô Kế Sương, 1997) [6]:

- Khuây trộn làm tang sự tiép xúc giữa chat hữu co với vi sinh vật, từ đó lamtăng nhanh quá trình chuyên hóa vật chat

- Khuấy trộn làm phá vỡ lớp váng nổi phía trên bề mặt dung dịch lên men,thúc day nhanh sự thoát khí và thúc day nhanh phan ứng trong dung dịch

1.3.4 Cấu tạo thiết bị san xuất biogasTrong thực tế hầu hết các thiết bị sản xuất biogas được áp dụng ở những dạngthiết bị đơn giản, hoạt động theo chế độ nạp nguyên liệu bố sung thường xuyênhàng ngày Các thiết bị này có 5 bộ phận như sau:

1 Bộ phận phân huý: là nơi chứa nguyên liệu đảm bảo những điều kiệnthuận lợi cho quá trình phần huỷ ky khí sinh ra Đây là bộ phận chủ yếu củathiết bị

2 Bộ phận chứa khí: khí sinh ra từ bộ phận phân huỷ được thu và chứa ởđây Yêu cầu cơ bản của bộ phận chứa khí là phải kín khí

3 Cong nạp liệu: Là nơi nạp nguyên liệu b6 sung vào bộ phận phân huỷ.4 Công lấy ra: Nguyên liệu sau khi phân huỷ được lấy ra qua đây để nhườngchỗ cho nguyên liệu mới bố sung vào

5 Hệ thống thu khí: khí được trích từ bộ tích khí tới nơi sử dụng qua công

dẫn khí này

Nấp bam ii han kin bằng

Nấp xây kín10mm max

Hou hựp ủ h

Hình 1.7: Ham ủ nap cố định kiểu Trung Quốc

(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2006)J 14]

Hình 1.8: Ham ủ TG — BP trong mô hình VACB

(Tài liệu điện tứ, Đại học Can Tho) [56]

Hình 1.9: Ham ủ nap trôi nồi kiểu KVIC

(Nguôn: Lê Hoàng Việt, 2006) [14]

1.3.5 Cac kiểu vận hành hầm ú biogasTheo cách vận hành người ta có thé chia các loại ham ủ thành ba nhóm chính:- Vận hành theo mẻ:

Trong cách vận hành này, ham ủ được nap day nguyên liệu trong một lần, chothêm chất môi, đậy kín lại và quá trình sinh khí sẽ diễn ra trong một thời gian dàicho tới khi nao lượng khí sinh ra giảm thấp tới một mức độ cần thiết (gần tới mứckhông thé thu nhận khí được nữa) Sau đó toàn bộ các chất thải của hầm ủ được lay

ra chỉ chừa lại 10 + 20% để làm chất mỗi, nguyên liệu mới lại được nạp day choham ủ và quá trình cứ tiếp tục Theo kiểu vận hành này thì lượng khí sinh ra hangngày không ôn định, nó thường cao vào lúc mới nạp và giảm dân đền cuôi chu kỳ.

- Vận hành bán liên tục:

Nguyên liệu được nạp vào cho ham ủ từ một hoặc hai lần trong cùng một ngàyvà cùng một lượng chất thải của hầm ủ sẽ được lấy ra ngay các thời điểm đó Kiểuvận hành này thích hợp khi ta có một lượng chất thải thường xuyên Thể tích củahầm ủ phải đủ lớn để làm 2 nhiệm vụ: ủ phân và chứa khí Theo kiểu vận hành nàythì tong thé tích khí sản xuất được trên một đơn vi trọng lượng chất hữu cơ thường

cao.

- Vận hành liên tục:

Ở cách vận hành này việc nạp nguyên liệu và lay chất thải của hầm ủ ra đượctiền hành liên tục Lượng nguyên liệu nạp được giữ ôn định băng cách cho chảy tranvào ham ủ hoặc dùng bơm định lượng Phương pháp này thường dùng dé xử lý cácloại nước thải có hàm lượng chất răn thấp, hàm lượng vật chất khô nhỏ hơn 1%.1.3.6 Nguyên liệu sản xuất biogas

Tat cả phế liệu, phế thải trong sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, trong côngnghiệp chế biến lâm sản (bã rượu, bia, nước thải của các xí nghiệp giấy ) va sinhhoạt gia đình có nguồn gốc sinh học giàu celluloza — đều có thé sử dụng làm nguyênliệu sản xuất khí sinh vật Số lượng, tính chất và thành phan cua chúng thay đổi theomùa vụ và khu vực sản xuất Khu vực sản xuất nông nghiệp là nơi cung cấp nguyênliệu hết sức phong phú va da dạng Phân người, phân gia súc, phân gia cam, rơm ra,cây xanh, đêu có thê dùng làm nguyên liệu sản xuât khí sinh học.

a Phan bắc, phân gia súc và gia cam

Binh quân mỗi ngày một người thải ra khoảng 135 — 270 g phân tươi, tương

đương 35 — 70 g phân khô, | — 1,3 lít nước tiêu với hàm lượng chất khô là 50 — 70ø Người ta ít dùng trực tiếp phân và nước tiểu người dé sản xuất khí sinh học vi tilệ C/N của chúng quá thấp, thường sử dụng với các nguyên liệu nghèo nitơ như rơmrạ hoặc giây vụn.

Đối với vật nuôi thì số lượng và chất lượng phân thu được thay đổi tuỳ thuộc

vào điều kiện cho ăn và vật liệu lót chuồng Khả năng cho phân của mỗi loại vật

nuôi và thành phan hoá học của chúng được thé hiện ở bang 1.8.Vi sinh vật sử dung cacbon nhanh hơn sử dung nitơ khoảng 30 lần Do đó,nguyên liệu có tỷ lệ C/N là 30/1 sẽ thích hợp nhất cho lên men ky khí Trong thựctế, tỉ lệ C/N của các nguyên liệu dao động rất lớn Nguyên liệu thường vẫn đượcdùng để lên men ky khí sản xuất khí sinh học có tỉ lệ C/N dao động từ 20 — 40 (NgôKế Sương, 1997) [6]

Bảng 1.8: Khả năng cho phân và thành phân hoá học của phân gia súc, gia cầmVật nuôi Khả năng cho phân Thành phần hoá học (% trọng lượng

hàng ngày của 500 kg | tươi)vật nuôi

Thể tích Trọng Chất N2 Phospho | C/N(m*) lượng tươi | tan dé

(kg) tiêuBò sữa 0.038 38,50 7,98 0,38 0,10 20 — 25Bo thit 0,038 41,70 933 0,7 0,2 20 — 25Lon (heo) 0,028 28 40 7,02 0,83 047 20 — 25Cuu 0,020 20,00 21,5 1,00 0,30 1.Gia cam (ga) 0,028 31,30 16,8 1,20 1,20 7-15Ngựa 0.025 28,00 143 0,86 0,13 18,00Trau (*) - 6,78 10,2 0,31 - -(*) Khối lượng phân của 1 trdu/ngay

(Nguồn: Ngô Kế Sương, 1997) [6]

b.Phụ phế phẩm có nguồn gốc thực vậtPhê liệu, phê thải có nguôn gôc thực vật như rơm rạ, các loại cây phân xanh,các loại cây bộ đậu, mat cưa, lục bình, giầy bao , là nguôn nguyên liệu có thê sửdụng dé san xuât khí sinh học Nhược điêm chính của các loại phê thai này là phảibăm nhỏ trước khi sử dụng, ty lệ C/N không đồng đều nhưng lại rất giàu xenluloza.1.3.7 Các yếu to thúc day qua trinh sinh khi

Nói chung thời gian lưu giữ 30 ngày là điển hình đối với các bể phân huỷ kykhí không có khuấy đảo Đối với các bể có tốc độ phân huỷ cao thì thời gian lưu giữcó thể giảm xuống còn 10 — 20 ngày Dé nâng cao năng suất sinh khí có thé sử dụngcác phương pháp sau đây (Ngô Kế Sương, 1997) [6]:

a Nâng cao năng suất bang khuấy đảo cơ họcKhuấy đảo cơ học làm tăng khả năng sản xuất khí của bể đã được chứng minhtrong phòng thí nghiệm lẫn ngoài hiện trường Nguyên nhân tăng khả năng sản xuấtkhí có thể do tăng cường sự tiếp xúc giữa vi khuẩn và cơ chất, do đó tốc độ phânhuỷ vật liệu hữu cơ cũng tăng lên Do khuấy đảo mà lớp váng đọng trên mặt nước bịtan và sẽ không ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh metan.Khuấy đảo có thể thực hiện tốt nhất bằng cánh khuấy.

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc khuấy đảo chăng những làm cho lớp bùn đãhoai được phân bố đều đặn mà còn giúp loại bỏ được khí hydro sunfua tích luỹ dướiđáy bể Kết quả là sản lượng khí tăng lên 2 lần Theo một tài liệu khác thì vừa bốsung nguyên liệu vừa khuấy đảo tốt sẽ làm cho sản lượng khí tăng lên 4 lần

Đối với các loại bể nhỏ (cỡ 3 m” chăng hạn) thì có thể không cần khuấy đảo vìviệc bo sung nguyên liệu thường xuyên cũng đã gây nên những xáo trộn nhất định.Đối với các loại bể cỡ lớn (khoảng 5 m”) thì nên làm thêm một vách ngăn đôi bẻ.Do có bức vách này nguyên liệu bố sung sẽ làm cho lớp bùn dưới đáy dâng lên vàrơi trở lại đáy một cách nhanh chóng Do đó cũng sẽ gây nên những xáo trộn nhấtđịnh Đối với các loại bể từ 10 m' trở lên thì ngoài vách ngăn cần làm thêm thiết bịkhuấy đảo, hoặc có thể dùng gậy dài luôn qua ống dẫn nguyên liệu mới và ống tháobỏ nguyên liệu đã sử dụng rồi khuấy đảo 2 — 3 lần một ngày Song khi gia côngthêm bộ phân khuấy đảo và phá váng thì giá thành xây dựng sẽ tăng lên, nhất là đốivới các loại bể cỡ 3 — 10 m”

b Cái thiện năng suất của bề bằng phương pháp nhiệtNhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ sinh khí Các vi khuẩn sinh metanđược chia thành 2 nhóm chính theo đặc tính mẫn cảm với nhiệt, nhóm vi khuẩn ưaâm và nhóm vi khuẩn ưa nhiệt Nhóm vi khuẩn ưa 4m hoạt động mạnh nhất ở nhiệtđộ 30 — 35°C trong khi nhóm thứ hai hoạt động ở 55 — 60°C Khí sinh học đạt được

chất lượng cao khi bề hoạt động ở nhiệt độ thấp Trong thực tế, sự tạo thành khí bị

ngừng lại ở nhiệt độ dưới 10°C Ở nhiệt độ cao vi khuẩn ưa nhiệt sẽ chiếm đa số,

tốc độ sinh khí sẽ tăng lên, nhưng chất lượng khí lại giảm Do tính mẫn cảm khác