Công nghệ sản xuất biogas sạch

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 nửa 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.

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải 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: CO 2 , CH 4 , N 2 O… 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 nửa 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, 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 SVTH: NHÓM 11 Page 1 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải 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 H 2 S.và các khí gây hiệu ứng nhà kính: CO 2 , NH 3 , H 2 O… 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. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Mục đích của đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp khí biogas sạch để chạy máy phát điện, cho nhu cầu đun nấu, nhu cầu thắp sáng,chạy máy bơm nước sử dụng khí Biogas ở trại chăn nuôi, qua đó tận dụng được nguồn năng lượng tại chỗ. Việc tận dụng các nguồn năng lượng sạch tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho tiết kiệm được kinh phí, làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập, góp phần đẩy mạnh công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn, đảm bảo sự phát triển bền vững của đất nước. Ý nghĩa khoa học của đề tài Khí Biogas là khí thiên nhiên được sản xuất khá rộng rải ở nước ta hiện nay, đặc biệt ở vùng nông thôn vì vậy việc sử dụng nhiên liệu khí Biogas để làm nhiên liệu chạy động cơ đốt trong sẽ làm giảm mức độ phát thải khí CO 2 , NO x , HC, CO góp phần thực hiện các công ước quốc tế về môi trường mà Việt Nam đã cam kết SVTH: NHÓM 11 Page 2 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải tham gia. Tìm ra một giải pháp cho vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu Biogas mà hiện nay chúng ta đang lãng phí, tránh gây khó khăn cho việc cất giữ loại nhiên liệu này. Đồ án Công Nghệ Sản Xuất Biogas Sạch được chúng em thực hiện dưới sự chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Quốc Hải, nhằm mục đích mang lại sự hiểu biết và những lợi ích trong việc áp dụng công nghệ này, để trong tương lai không xa những mô hình này sẽ được nhân rộng góp phần bảo vệ môi trường, giảm bớt nguồn tiêu thụ năng lượng cho quốc gia. Tuy nhiên vì kiến thức còn hạn hẹp do đó trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự chỉ dẫn của quý thầy cô và các bạn để chúng em có thêm nhiều kiến thức chuyên môn hơn nữa, Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: NHÓM 11 Page 3 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải I. TỔNG QUAN LÍ THUYẾT I.1 Tổng quan về năng lượng Năng lượng là điều kiện tất yếu cho sự tồn tại và tiến hóa của mọi sinh vật. Trong quá trình phát triển xã hội loài người nguồn năng lượng thường xuyên chuyển dịch từ dạng này sang dạng khác. Dạng năng lượng thiên nhiên đầu tiên được con người sử dụng là năng lượng mặt trời, được sử dụng một cách tự nhiên để soi sáng, sưởi ấm, phơi khô lương thực, thực phẩm và các đồ dùng. Tiếp đó là năng lượng gỗ củi, rồi tới năng lượng nước, gió, năng lượng kéo của gia súc, năng lượng khai thác từ than đá ngự trị trong thế kỷ 18-19. Năng lượng dầu mỏ thay thế vị trí của than đá trong thế kỷ 20 và từng bước chia sẻ vai trò của mình với năng lượng hạt nhân. Các dạng năng lượng mới ít ô nhiễm như năng lượng mặt trời , năng lượng nước, năng lượng gió , thủy triều, năng lượng vi sinh vật với những phương pháp và phương tiện công nghệ tiên tiến cũng đang mở rộng phạm vi hoạt động của mình. Nhu cầu năng lượng của con người tăng lên nhanh chóng trong quá trình phát triển. 1000 năm trước công nguyên, mỗi ngày người tiêu thụ khoảng 4000 đến 5000 Kcal. 500 năm trước công nguyên tăng lên 1200Kcal. Đầu thế kỷ 15 lên tới 26000Kcal, giữa thế kỷ 19 là 70000Kcal và hiện nay là trên 200000Kcal. I.1.2 Tổng quan về năng lượng tái sinh Biogas Nghiên cứu sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh từ lâu đã được các nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là từ sau khi xảy ra cuộc khủng hoảng năng lượng dầu mỏ năm 1973. Cuộc khủng hoảng sau đó được khắc phục, tuy nhiên nguy cơ của nó vẫn luôn rập rình. Những năm gần đây, giá dầu thô liên tục gia tăng, có lúc đã vượt ngưỡng 100USD/thùng trong năm 2007. Mặc dù các nước xuất khẩu dầu mỏ đã sử dụng hết công suất hiện có để sản xuất nhưng cũng rất khó khăn mới có thể làm hạ nhiệt cơn sốt giá dầu thô. Với mức khai thác như hiện nay, trữ lượng dầu thô trong lòng đất sẽ cạn kiệt trong tương lai không xa. Việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển. Sự gia tăng các nồng độ các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển kể từ khi nhân loại bước vào thời kỳ công nghiệp đã đặt ra những vấn đề hết bức xúc về môi SVTH: NHÓM 11 Page 4 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải trường. Thủ phạm chính gây ra các chất ô nhiễm trong bầu không khí là sản phẩm cháy của nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt ). Trong khí thải có những chất trực tiếp gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người như CO, HC, NO x , SO 2 , bồ hóng và những chất gây tác động xấu đến môi trường, đặc biệt là CO 2 , chất khí gây hiệu ứng nhà kính làm tăng nhiệt độ trái đất. Nhiều hội nghị cấp cao quốc tế và khu vực đã bàn giải pháp giảm thiểu CO 2 trong sản xuất và đời sống và người ta đã đạt được những thỏa thuận quan trọng trong các công ước quốc tế Kyoto, LaHaye và Việt Nam cũng đã cam kết thực hiện. Theo các Công ước này các quốc gia cần áp dụng các giải pháp rút giảm mức độ phát thải CO 2 bằng cách nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, sử dụng các nguồn năng lượng sạch, sử dụng năng lượng tái sinh. Năng lượng tái sinh có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng lý tưởng nhất. Cũng như dầu thực vật, khí Biogas là nhiên liệu trung hòa CO 2 trong khí quyển. Biogas là kết quả phân hủy các chất hữu cơ trong môi trường thiếu không khí. Các chất hữu cơ (cây cối, rơm rạ, xác sinh vật, các chất thải từ quá trình chế biến thực phẩm ), các chất thải từ quá trình chăn nuôi vv. Biogas chứa chủ yếu methane (50-70%) và CO 2 (25-50%) và các tạp chất khác như H 2 S, CH 4 được mệnh danh là nhiên liệu “sạch”, có nhiệt trị cao. 1m 3 CH 4 khi cháy tỏa ra một nhiệt lượng tương đương với 1,3kg than đá, 1,15 lít xăng, 1,7 lít cồn hay 9,7kwh điện. Nếu sử dụng Biogas làm nhiên liệu, 1m 3 khí Biogas có thể cung cấp cho động cơ 1 sức ngựa chạy trong 2 giờ . Vì vậy nếu khí Biogas được lọc sạch các tạp chất thì chúng sẽ là nguồn nhiên liệu thay thế rất lý tưởng để chạy động cơ đốt trong trên cơ sở các thành tựu đã đạt được về động cơ sử dụng nhiên liệu khí. Phong trào xây dựng các hầm khi Biogas qui mô gia đình và ở các hộ chăn nuôi gia súc ở nước ta cũng đã được phát triển. Khí Bioags hiện nay chủ yếu được dùng để thay thế chất đốt. Kết quả đem lại rất tích cực cả về hiệu quả kinh tế lẫn bảo vệ môi trường. Nguồn khí Biogas nhận được từ các hầm khí sinh học đã cung cấp năng lượng phục vụ việc đun nấu, do đó hiện tượng chặt phá rừng làm chất đốt ở nông thôn phần nào đã được kiểm soát. Tuy nhiên nhu cầu năng lượng ở nông thôn không phải chỉ dừng lại ở đó. Trong thực tế sản xuất và sinh họat ở nông thôn hiện nay, những động cơ cỡ nhỏ kéo các máy công tác thông thường như bơm nước, SVTH: NHÓM 11 Page 5 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải phát điện, xay xát, máy lạnh để bảo quản sản phẩm nông nghiệp Có nhu cầu sử dụng rất lớn. Sử dụng khí Biogas để chạy các loại động cơ này sẽ giúp cho người nông dân tiết kiệm được chi phí năng lượng, giảm giá thành sản xuất và góp phần tích cực vào việc cải thiện đời sống người dân. Trên thế giới người ta đã sản xuất những động cơ cỡ lớn sử dụng khí Biogas của các bãi rác làm nhiên liệu để sản xuất điện năng. Tuy nhiên các động cơ cỡ nhỏ (công suất nhỏ hơn khoảng 7kW) chạy bằng khí Biogas chưa được nghiên cứu phát triển. Từ năm 1995, Bộ môn Động Lực Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng đã hình thành nhóm nghiên cứu động cơ sử dụng nhiên liệu khí. Hơn 10 năm nay, nhóm này đã nghiên cứu thành công và đưa ra thị trường bộ phụ kiện chuyển đổi nhiên liệu LPG/xăng cho xe gắn máy. Kết quả này cũng được ứng dụng trên tàu thuyền nhỏ chạy trên sông sử dụng khí dầu mỏ hóa lỏng LPG. Trên cơ sở những kinh nghiệm và kết quả đã đạt được đối với xe gắn máy chạy bằng ga, chúng ta có thể nghiên cứu chế tạo bộ phụ kiện cho phép chuyển đổi động cơ tĩnh tại cỡ nhỏ chạy bằng xăng sang chạy bằng khí Biogas. Nước ta có hơn 80% dân số sống ở nông thôn. Việc tận dụng các nguồn năng lượng tại chỗ cho sản xuất sẽ giúp cho nông dân tiết kiệm được kinh phí, làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân. Sử dụng động cơ nhiệt chạy bằng khí Biogas để kéo máy công tác trong sản xuất và đời sống ở nông thôn vì vậy có ý nghĩa rất thiết thực. Mặt khác việc sử dụng nguồn năng lượng này trong sản xuất và đời sống còn góp phần giảm thiểu chất thải, bảo vệ tài nguyên và môi trường. I.1.3. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế. Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để lấy ra dầu hỏa, còn xăng là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa hề được sử dụng đến và phải đem đổ đi một nơi thật xa. Lúc đó con người tạo ra dầu hỏa với mục đích thắp sáng hoặc đun nấu đơn thuần. Nhưng với sự tiến hóa của khoa học và kỹ thuật, từ việc sử dụng những động cơ hơi nước cồng kềnh và hiệu quả thấp, con người đã tìm cách để sử dụng xăng và dầu diezel cho động cơ đốt trong, loại động cơ nhỏ gọn hơn nhưng có hiệu quả cao hơn hẳn. Cùng với những khám phá khoa học vĩ đại khác, sự phát minh ra động cơ đốt trong sử dụng xăng và dầu diezel đã SVTH: NHÓM 11 Page 6 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải thúc đẩy xã hội loài người đạt những bước phát triển vượt bật, đem đến cuộc sống ấm no, hạnh phúc và văn minh cho hàng tỷ người trên thế giới. Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại thật sự không ai có thể phủ nhận được. Nguồn năng lượng chúng mang lại hầu như là chiếm ưu thế hoàn toàn. Do vậy, mà hầu hết các quốc gia trên thế giới đều muốn chiếm ưu thế và chủ động về nguồn dầu mỏ. Cuộc khủng hoảng năng lượng vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng định tầm quan trọng chiến lược của dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho toàn thế giới. Nhưng theo dự đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của trái đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng không quá 40 năm nữa. Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ đốt trong đem lại từ các chất thải khí làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng ôzôn, gây hiệu ứng nhà kính.Trong các chất độc hại thì CO, NO x , HC do các loại động cơ thải ra là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, con người phải đứng trước một thách thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay thế. Một xu hướng hiện nay, là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống: Xăng, dầu Diesel, bằng các loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hóa lỏng, năng lượng điện, khí sinh vật Biogas, năng lượng thủy điện.Việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển. I.1.4 Mức độ tiêu thụ năng lượng I.1.4.1 Hệ thống cung cấp năng lượng cho trại chăn nuôi sử dụng Biogas. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG. SVTH: NHÓM 11 Page 7 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải 2.0 HP ON OFF OFFON OFFON OFFON 4 1 2 3 5 6 7 Hình 1-1 Hệ thống cung cấp năng lượng cho trại chăn nuôi 1- Hầm Biogas. 5- Bếp nấu. 2- Hệ thống thiết bị xử lý khí Biogas. 6- Máy bơm nước. 3- Thiết bị phân phối khí Biogas. 7- Máy xay xát. 4- Máy phát điện. Chú thích: Khí Biogas còn chứa H 2 S và CO 2 từ hầm ủ (1) được dẫn vào hệ thống thiết bị xử lý (2), ở đây hỗn hợp khí H 2 S và CO 2 được tách ra và hỗn hợp khí Biogas chứa 97,9% CH 4 . Sau đó hỗn hợp khí đi đến thiết bị phân phối, từ đó hỗn hợp khí Biogas được dẫn đến các thiết bị sử dụng nhiên liệu khí Biogas trong trại chăn nuôi như: Máy bơm nước, máy phát điện, máy xay xát, bếp nấu ăn I.1.4.2 Nhu cầu năng lượng của một trại chăn nuôi a. Nhu cầu đun nấu. Hiện nay Biogas được sử dụng chủ yếu để đun nấu thay thế cho than củi, LPG, Than đá mà các trại chăn nuôi thường phải mua. Vì vậy đối với nhu cầu đun nấu khí sinh vật là nguồn năng lượng rẻ với chi phí đầu vào thấp. Sử dụng Biogas cho việc đun nấu thường không phải qua giai đoạn lọc khí mà khí được dẫn trực tiếp từ hầm Biogas. Khí sinh vật là nguồn năng lượng rẻ tiền, có thể đóng góp rất nhiều vào việc cải thiện đời sống của người dân ở vùng nông thôn SVTH: NHÓM 11 Page 8 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải Việc sản xuất và sử dụng khí sinh vật là vấn đề nóng bỏng thu hút nhiều nhà khoa học tham gia, các nhà năng lượng thế giới quan tấm sâu sắc, riêng đối với Việt Nam thì việc nghiên cứu vấn còn mới và việc sử dụng khí sinh vật có ý nghĩa vô cùng quan trọng, giải quyết phần nào về khó khăn năng lượng hiện nay, tuy nhiên hiện nay khí Biogas được sử dụng cho mục đích đun nấu là chủ yếu. Về nhiệt lượng hữu ích: 1m3 khí Biogas tương đương 0,7 kg dầu, thắp đèn 60W trong 7 giờ, tạo 1,25 KW.h điện; 4,37 kg củi, kéo xe 3 tấn trong 2Km, 6,1 kg rơm rạ. Trong 10 kg phân lợn hàng ngày có thể sản xuất được 400-500 lít khí. Vì vậy ở trại chăn nuôi nhu cầu này rất cần thiết để tận dụng các nguồn nguyên liệu trên. b. Nhu cầu chạy các động cơ đốt trong. Ngoài đun nấu khí Biogas còn dùng để chạy động cơ đốt trong kéo các máy công tác như bơm nước, máy xay xát, máy phát điện. Việc thay thế nhiên liệu làm giảm chi phí năng lượng rất lớn cho trại chăn nuôi. Tuỳ vào quy mô của trại chăn nuôi và lượng Biogas sản xuất được trong ngày để chọn công suất phù hợp cho các thiết bị trên. Lượng khí tiêu khoảng 4,05 (m3/mã lực) hoặc 0,76( m3/kw.h điện). Để chạy động cơ một mã lực trong 1 giờ phải dùng một lượng khí khoảng (0,42-0,5) m3 khí sinh vật, một động cơ cỡ 12 mã lực dùng trong 8 giờ sẽ dùng tới 40 m3 khí sinh vật. c. Nhu cầu thắp sáng. Hiện nay ở các trại chăn nuôi thắp sáng bằng nguồn năng lượng điện lưới, không tận dụng được tối đa nguồn năng lượng tại chỗ nên không nâng cao được tính kinh tế. Việc thắp sáng chủ yếu cho các mục đích sinh hoạt Ngoài ra còn các nhu cầu khác như: Sưởi ấm khi gia súc sinh vào mùa đông, chạy tủ lạnh, sấy thức ăn cho vật nuôi. I.1.4.3 Ưu thế của nhiên liệu Biogas Ngoại trừ năng lượng thuỷ điện và năng lượng hạt nhân, phần lớn năng lượng trên thế giới đều tiêu tốn nguồn dầu mỏ, than đá và khí tự nhiên. Tất cả các nguồn này đều có hạn và với tốc độ sử dụng chúng như hiện nay thì sẽ bị cạn kiệt Hoàn toàn vào cuối thế kỷ 21. Sự cạn kiệt của nguồn dầu mỏ thế giới và sự quan tâm về môi trường ngày càng tăng đã dẫn đến sự nghiên cứu và phát triển nguồn SVTH: NHÓM 11 Page 9 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ GVHD: Th.s Nguyễn Quốc Hải năng lượng thay thế cho năng lượng có nguồn gốc dầu mỏ. Biogas là một sự thay thế đầy tiềm năng cho nhiên liệu chính là dầu mỏ, đang săp cạn kiệt trong vòng khoảng 30-40 năm nữa. Dựa vào những tính chất tương tự và những ưu điểm vượt trội của nó. Một số ưu điểm của nhiên liêu Biogas. - Về mặt môi trường. +Giảm lượng khí phát thải CO 2 , do đó giảm được lượng khí thải là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính, tránh được các thảm họa về môi trường. +Không có hoặc chứa rất ít các hợp chất của lưu huỳnh (<0,001% so với đến 0,2% trong dầu Diesel). + Không chứa HC thơm nên không gây ung thư. +Khí thiên nhiên Biogas không chữa chì gây tác hại đến sức khỏe con người, gây ô nhiễm môi trường không khí. + Có khả năng tự phân huỷ và không độc (phân huỷ nhanh hơn Diesel 4 lần, phân huỷ từ 85 - 88% trong nước sau 28 ngày). + Giảm ô nhiễm môi trường nước và đất. + Giảm sự tiêu dùng các sản phẩm dầu mỏ. - Về mặt kỹ thuật + Biogas rất linh động có thể trộn với diesel theo bất kì tỉ lệ nào. -Về mặt kinh tế. + Sử dụng nhiên liệu Biogas ngoài vấn đề giải quyết ô nhiễm môi trường nó còn thúc đẩy ngành nông nghiệp phát triển, tận dụng tiềm năng sẵn có của ngành nông nghiệp như thúc đẩy phát triển chăn nuôi trang trại, tận dụng các nguồn rác thải sẵn có. + Đồng thời đa dạng hoá nền nông nghiệp va tăng thu nhập ở vùng miền nông thôn. + Hạn chế nhập khẩu nhiên liệu chế biến từ dầu mỏ, góp phần tiết kiệm cho quốc gia một khoảng ngoại tệ lớn. I.2. TỔNG QUAN VỀ KHÍ BIOGAS I.2.1. 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 SVTH: NHÓM 11 Page 10 [...]... 72.97at 1.303 b Nhit tr ca nhiờn liu Biogas Methame tinh khit cú nhit tri thp khong (8115.2 Kcal/m3) Do Biogas cha khong 70-90% Methame nờn nhit tr ca Biogas nm trong khong 5480 Kcal/m3 SVTH: NHểM 11 Page 21 N CễNG NGH GVHD: Th.s Nguyn Quc Hi I.5 Nguyờn lý sn xut Biogas I.5.1 S sn xut Biogas 5 6 1 PHN TặI Bỉ AẽP SUT 4 GAS TI ặU 2 Bỉ PHN HUY 3 Hỡnh 4-1 S h thng sn xut Biogas 1- B lng cỏt 4- B ng cht thi... lý to Biogas Sau khi lờn men hn hp khớ Biogas c dn vo h thng lc khớ H 2S v CO2, hn hp c lc cha phn trm H 2S v CO2 nh, thnh phn trm CH 4 chim khong 80%- 97,9% Sau ú hn hp c dn vo bỡnh cha Biogas (6), cỏc cht bó sau khi phõn hu c dn ra b cha cht thi (6) v c ti cho cõy trng I.5.2 Cỏc cụng ngh in hỡnh I - Hm Biogas a S b v hot ng Hm Biogas l ni phõn hy cỏc hp cht hu c to ra cỏc sn phm khớ Trong hm Biogas. .. gõy hiu ng nh kớnh I.2.2.4 Biogas v vn c gii húa nụng nghip Phỏt trin biogas cng cú th to nờn mt ngun nhiờn liu mi cho vic c gii húa nụng nghip Hin nay, mt s quc gia trong ú cú Vit Nam, biogas c dựng vi s lng ln khụng ch nu n, thp sỏng, m cũn kộo cỏc mỏy nụng nghip Biogas c dựng nh mt loi nhiờn liu cht lng cao nu n v thp sỏng, cng nh c gii húa, in khớ húa nụng nghip: biogas c dựng chy cỏc mỏy... nghip, biogas lm tng ỏng k s lng v cht lng phõn hu c, phõn ngi v sỳc vt, rm r v cht thi thc vt, cỏc loi lỏ cõy u cú th tr thnh phõn bún sau khi lờn men qua phõn hy nhng hm biogas y kớn khụng khớ Thay vỡ trc kia sau khi thu hoch cú th mang rm v nh lm cht t thỡ bõy gi rm c trc tip ngoi ng lm phõn bún hoc cú th mang v trong hm biogas va ly c khớ gas s dng m li cú phõn bún cho rung, bó thi biogas. .. dng sn xut biogas thỡ mi nm cú th sn xut c 13,5 triu khi khớ mờtan, cung cp gn 30 triu KWh in nng, nu tớnh bỡnh quõn giỏ in hin nay l 3000/kwh thỡ mi nm cú th tit kim c 90 t ng cho quc gia v lm gim ỏng k giỏ thnh chn nuụi (khong 7- 10%) Biogas cú th dựng thp sỏng v cụng sut ca loi ốn dựng biogas cng rt a dng cú th ỏp ng c nhu cu ca mi ngi I.2.2.2 Kớch thớch sn xut nụng nghip Phỏt trin biogas l mt... cỏc vt liu ny a vo hm biogas trong bt k thi gian no, do vy lm tng ngun phõn bún cho cõy trng Cỏc cht hu c nh phõn ng vt, cỏc loi cõy xanh, sau khi phõn hy sn xut biogas li tr thnh mt loi phõn hu c giu dinh dng cỏc nguyờn t N,P,K ca nguyờn liu sau khi phõn hy hu nh khụng b tn tht m li chuyn húa sang dng phõn m cõy trng d hp th Thớ nghim ó cho thy phõn c phõn hy trong thit b biogas so vi phõn c lu... thc vt phự du ln cỏc ng vt phự du l ngun thc n cho cỏ Do vy sn lng cỏ tng ỏng k Ngun cht thi biogas cng l mt loi thc n vụ cựng tt cho vic nuụi giun ca cỏc h cú nuụi giun SVTH: NHểM 11 Page 13 N CễNG NGH GVHD: Th.s Nguyn Quc Hi I.2.2.3 Biogas gúp phn ci thin sc khe cng ng, bo v mụi trng Phỏt trin chng trỡnh biogas cng l con ng hiu qu gii quyt vn phõn bún v ci thin v sinh mụi trng, tiờu chun sc khe... qu, chỳng ta s tỡm hiu cỏc li ớch chớnh m biogas ó mang li nh - Th nht li ớch v mt xó hi - Th hai li ớch trong nụng nghip - Th ba li ớch mụi trng I.2.2 Li ớch ca biogas mang li I.2.2.1 Gii quyt vn cht t li ớch xó hi Vic phỏt trin khớ sinh hc l mt bc tin quang trng tin ti gii quyt vn thiu cht t nụng thụn, ú l mi quan tõm ca cng ng dõn c nụng thụn S dng biogas, mt cht t thu c t cỏc ngun sinh vt di... thnh phn dinh dng trong bó thi ca biogas ó c tng lờn rt nhiu ln, Thnh phn nit ca chỳng c chuyn thnh amoniac d dng hp th hn i vi cỏc cõy trng, nh vy ci thin c phõn bún Theo kt qu nghiờn cu ca cỏc vin nụng nghip thỡ thnh phn amoniac ca phõn hu c c men trong 30 ngy mt hm biogas ó tng lờn 19.3% v thnh phn photphat hu ớch tng lờn 31.8%. kớn phõn hu c ny trong cỏc hm biogas cng ngn cn c s bc hi v mt mỏt... Nguyn Quc Hi Phõn c trong cỏc hm biogas ó chng t lm tng nng sut nụng nghip theo thc nghiờm, nng sut ngụ cú th tng 28%.lỳa nc tng 10% lỳa mỡ tng 12,5% bụng tng 24,7% Nu dựng nc thi t hm biogas ngõm ht ging thỡ s lng ht gin ny mm s tng cao hn hng so vi ht ging khụng c ngõm phõn Cỏc thõn cõy, cỏc loi c di mc nc, lỏ cõy v cỏc cht thi khỏc u l nhng vt liu tt cho vic sn xut biogas Ngi nụng dõn cú th tớch . này. Đồ án Công Nghệ Sản Xuất Biogas Sạch được chúng em thực hiện dưới sự chỉ bảo tận tình của thầy Nguyễn Quốc Hải, nhằm mục đích mang lại sự hiểu biết và những lợi ích trong việc áp dụng công nghệ. người ta đã sản xuất những động cơ cỡ lớn sử dụng khí Biogas của các bãi rác làm nhiên liệu để sản xuất điện năng. Tuy nhiên các động cơ cỡ nhỏ (công suất nhỏ hơn khoảng 7kW) chạy bằng khí Biogas. 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