Kỹ thuật xứ lý yếm khí chất thải chăn nuôi thu biogas (1)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CNSH - CNTP Đề Tài KĨ THUẬT XỬ LÝ YẾM KHÍ CHẤT THẢI THU BIOGAS GVHD: TS. Lê Thanh Hà SVTH: Phạm Vũ Hiểu Lê Thu Trang Phạm Văn Khoa Hoàng Văn Giáp Trần Thị Sơn NỘI DUNG Giới Thiệu Tìm Hiểu Chung Về Biogas Các Loại Hầm Và Bể Biogas Ứng Dụng I. Giới Thiệu Thực Trạng Gia Súc, Gia Cầm Trên Địa Bàn Hà Nội Theo số liệu cục chăn nuôi, nước ta có khoảng 220 triệu gia cầm, 8,5 triệu bò, 27 triệu heo. Mỗi năm,ngành chăn nuôi thải môi trường 73 triệu chất thải rắn 80% chất thải lỏng xả thẳng tự nhiên không qua xử lý, từ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Trong đó, giải pháp sử dụng công nghệ sinh học thu biogas xem hiệu để phát triển chăn nuôi bền vững Click icon to add picture Click icon to add picture II. Tìm Hiểu Chung Về Biogas •1.Khái Niệm Biogas ? Biogas viết tắt Biological gas hỗn hợp khí sinh từ trình phân hủy chất hữu tác động vi sinh vật môi trường yếm khí Thành phần Biogas: , , , , , O2 , CO….trong (50-60%) , (30-40) chủ yếu 2. Cơ sở khoa học công nghệ Biogas 2.1 • Nhóm vi sinh vật Biogas - Nhóm vi khuẩn không sinh metan () + Nhóm vi khuẩn lên men: Thủy phân chất hữu phức tạp, không tan thành chất hữu đơn giản tan được. + Nhóm vi khuẩn sinh axetat hydro : phân hủy tiếp chất sinh giai đoạn đầu acid propionic alcohol… ( chất sử dụng trực tiếp vi khuẩn sinh metan ) thành acid acetic, , Nhóm vi sinh vật lên men bể Biogas Vi khuẩn biến dưỡng cellulose Sản phẩm axit tạo Clostridium carnefectium A.fomic, A.acetic Clostridium cellobinharus A.lactic, etanol, cacbonic Clostridium dissolves A.fomic, A.acetic Clostridium thermocellaseum A.lactic, A.sucinic, etanol Bacillus cereus A.acetic, A.lactic Bacillus knolkampi A.acetic, A.lactic Bacillus megaterium A.acetic, A.lactic Bacterodies succigenes A.acetic, A.sucinic Pseudomonas Fomic, acetic, lactic, sucinic, etanol Ruminococus sp a.Fomic, a.acetic, a.lactic Vi khuẩn 2.1 Nhóm vi sinh vật Biogas •- Nhóm vi khuẩn sinh metan ): chuyển hóa axit axetic, , axit formic, sinh từ giai đoạn thứ thứ hai thànhvà Nhóm vi khuẩn nhóm vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt, nhạy cảm với oxy chất oxy hóa. •Điều kiện cho vi khuẩn sinh khí metan phát triển mạnh là: - CO2 đầy đủ môi trường - Có nguồn Nito khoảng 3,5 mg/g bùn lắng, tỉ lệ C/N = 30/1 => Tốt cung cấp Nito từ Cacbonat amon, Clorua amon •Trong trình lên men kị khí loài vi sinh vật bị tiêu diệt nhiệt độ mà nhiều yếu tố khác nhau: Mức độ kị khí Tác động sản phẩm trao đổi khí Tác động cạnh tranh dinh dưỡng ….v.v . Vi khuẩn sinh khí metan Sản phẩm chất Methanobacterium omelianskii CO2, H2, rượu bậc 1, bậc Methanopropionicum A. Proionic Methanoformicum H2, CO2, fomic Methanosochngenii A.acetic Methanosuboxydans Abutiric,A.valeric, A.capropionic Methanosarcina barkerni CO2, H2, A.acetic, metanol Methanococus vanirielli H2, A.formic Methanorumin anticum H2, A.formic Methanococus mazei A.acetic, A.butyric Methanosarcina methanica A.acetic, A.butyric - Mối quan hệ nhóm vi khuẩn: chúng tạo nhiên liệu, điều kiện môi trường thuận lợi cho phát triển. 2. Cơ sở khoa học công nghệ Biogas • 2.2 Quá trình tạo khí sinh học Là trình lên men phức tạp xảy nhiều phản ứng cuối tạo khí , . Quá trình thực theo nguyên tấc phân huỷ kỵ khí, tác dụng vi sinh vật yếm khí. Trải qua giai đoạn: Giai đoạn I : Thủy phân Giai đoạn II : Sinh acid Giai đoạn III : Sinh metan Hầm dạng túi nhựa HDPE IV (Ecofys prototype) Hầm Dạng Kết Hợp (nắp cố định hình hộp kết hợp túi chứa khí nilon – hầm VACVINA cải tiến) Ưu điểm: Nằm chìm đất, chịu tác động môi trường Tốn đất. Giá thánh rẻ, Dễ xây dựng • • • • Nhược điểm: Đầu nạp cổ ngỗng, đầu xả đặt cao không phù hợp. Áp suất khí gas thấp Phải dùng túi chứa khí máy hút khí sử dụng. Công bể thấp, tỷ lệ pha loảng 1:4 đến 1:6. Năng suất khí gas thấp. + Hiệu suất đầu tư thấp • • • • • Hầm VACVINA cải tiến (Vietnam, CCRD) 2. Bể Biogas Hoạt động bể Biogas gồm giai đoạn: giai đoạn tích khí giai đoạn sử dụng khí • Giai đoạn tích khí lúc đầu áp suất khí 0. Khí bắt đầu sinh tích lại phần bể phân giải. Khối không khí tích lại nhiều đẩy dịch phân giải dâng lên bể điều áp ống lối vào. Bề mặt dịch phân giải bể phân giải hạ xuống bề mặt dịch bể điều áp tăng lên. Nếu khí không sử dụng, dịch phân giải tiếp tục tăng đến lúc tràn khỏi bề điều áp qua đường xả tràn. • Giai đoạn sử dụng khí: Khí lấy sử dụng, bề mặt dịch bể điều áp giảm xuống bề mặt dịch phân giải bể phân giải tăng dần lên. Khi độ chênh lệch hai bề amwtj dich 0, thiết bị trở lại trạng thái ban đầu chu trình hoạt động Biogas • Nước ta 3. Làm khí Biogas •Loại bùn bể phân hủy •Loại bỏ CO2, H2S đạt hiệu cao + Loại CO2 CO2 hòa tan nước, việc sục khí biogas qua nước coi phương pháp điwon giản để loại CO 2. Ngoài sử dụng dung dịch kiềm NaOH, KOH, Ca(OH)2 để loại CO2 •Loại H2S: dùng Na2CO3 •Cách khác cho biogas qua mạt sắt trộn lẫn với dãn bào Fe2S3 + 3H2O •Fe2O3 + 3H2S •Sau sử dụng oxit sắt tái sinh cách đem Fe2S3 phơi nắng 2Fe2O3 + 6S •2Fe2S3 + 3O2 4. Kết •pH: Các vi sinh vật hoạt động hầm mức từ 6,6 – 7,6 nên việc ổn định pH vấn đề quan trọng. Ví dụ:…. •TS tổng số chất rắn chất tan không tan. Hiệu suất phân hủy kị khí chất hữu có nước thải đạt 80 – 90% với nồng độ chất bẩn hữu giảm 10 -20 lần •Ts đầu vào = 56,60 g/l ; Ts đầu = 5,50 g/l Ts Ts 5,50 •COD lượng oxygen cần thiết cho trình oxy hóa hóa học chất hữu có nước. Thông số có ý nghĩa hàm lượng chất hữu phân hủy phương pháp hóa học nhiều, điều chứng tỏ mẫu nước ô nhiễm. •Đối với mẫu nước hầm Biogas mà ta đề cập trình phân tích cho thấy hiệu xử lý ô nhiễm thiết bị cao •COD đầu vào = 39 488 mg/l •COD đầu = 9600 mg/l COD COD •BOD lượng oxy cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trình oxy hóa chất hữu nước •BOD5 đầu vào = 24 980 mg/l •BOD5 đầu = 1620 mg/l BOD5 BOD5 IV. Ứng Dụng • • • Quy mô nhỏ hộ gia đình Quy mô sản xuất trung bình Quy mô lớn Quy mô hộ gia đình • • Quy mô trung bình lớn Ứng dụng sản xuất thay nhiên liệu cho động cơ. Ví dụ: đèn sử dụng biogas, máy phát điện chạy biogas, nhà máy sử dụng biogas cung cấp điện, xe tàu hỏa sử dụng nhiên liệu biogas Máy phát điện chạy biogas Đèn thắp sáng biogas TÀI LIỆU THAM KHẢO • Kĩ thuật xử lý chất thải công nghệ thực phẩm – Tài liệu • Công nghệ sử lý nước thải công nghệ sinh học – Lương Đức Phẩm • Internet: • luanvan.net.vn • http://khotailieu.com/tai-lieu-chuyen-nganh • http://vietnambiogas.org.vn Thanks For Listening [...]...• Các giai đoạn của quá trình tạo khí sinh học GĐ3 GĐ2 Khối vi khuẩn Khối vi khuẩn GĐ1 , acid acetic Khối vi khuẩn Chất hữu cơ, Cacbohygrat ,chất béo, protein , Propionic, butyric, các rượu khác và các thành phần khác acid acetic 2.2 Quá trình tạo khí sinh học Nguyên tắc: • Phân hủy kị khí, dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí Sự phân hủy kị khí diễn ra qua nhiều giai đoạn với hàng ngàn... hợp chất hữu cơ cao phân tử được vi sinh vật chuyển thành các chất có trọng lượng thấp hơn như acid hữu cơ, đường, glicerin Giai III: là giai đoạn phát triển mạnh của các loài vi khuẩn sinh khí metan Đầu tiên là sự tạo thành các acid hữu cơ, pH giảm xuống rõ rệt Các acid hữu cơ và hợp chất chứa Nito tiếp tục phân hủy tạo thành hợp chất khác nhau và các chất khí như CO2, H2, N2, CH4 Các vi khuẩn sinh khí. .. liệu 3.2 Xử lý nguyên liệu nạp vào Biogas Trước khi xử dụng cần phải lọc kĩ, xử lý sao cho phù hợp với yêu cầu chất lượng: giàu cellulose, ít ligin NH4+ khoảng 2000 mg/l Tỉ lệ C/N: 20/30 Nguyên liệu phải được hòa tan trong nước •Nạp nguyên liệu lần đầu: Chuẩn bị 700 - 800kg phân tươi làm nguyên liệu ban đầu •Làm lỏng phân gia súc và chất thải chăn nuôi, cắt nhỏ rác thải như rau, cỏ ăn thừa của gia súc,... Nguồn nguyên liệu chính là: + Phân hữu cơ nguồn gốc từ chuồng nuôi (bò lợn, gà) + Rác thải hữu cơ, rác thải sinh hoạt dễ phân hủy + Ngoài ra có thể sử dụng bèo Lục Bình, • • 3 Nguyên liệu sản xuất Biogas và cách xử lý nguyên liệu Khả năng cho phân và thành phẩn hoá học của phân gia súc,gia cầm Khả năng cho phân hàng ngày của 500kg v .nuôi Vật nuôi Bò sữa Bò sữa Bò thịt Bò thịt Lợn Lợn Trâu Trâu Gia cầm... động của Biogas •Điều kiện yếm khí •Tỉ lệ C/N = 30/1 •Nhiệt độ •Độ ẩm •Độ pH và độ kiềm •Thành phần dinh dưỡng •Hàm lượng chất rắn •Thời gian ủ và lượng vi khuẩn sinh metan •Tỷ lệ C/N •Thời gian lưu •Các độc tố gây trở ngại quá trình lên men •Độ mặn •Lượng nguyên liệu nạp • Điều kiện yếm khí pH đóng vai trò quan trọng, pH quá trình thủy phân 4 - 5 Vi khuẩn hoạt động tốt ở pH 6,5 – 7,2 ( quá trình khí hóa)... ẩm lớn hơn 96% tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm, sản lượng khí sinh ra thấp •Thành phần dinh dưỡng: Tỉ lệ C/N thích hợp 25/1 – 30/1 • Hàm lượng chất rắn : nên chiếm dưới 9% Hàm lượng này thay đổi theo mùa từ 7 – 9% Vào mùa khô ở nước ta nhiệt độ cao khả năng sinh gas tốt thì hàm lượng chất rắn trong thiết bị khí sinh học giảm nên việc cung cấp chất rắn cao hơn Tỉ lệ chất rắn trong nước phân heo 6%... các loại phân đến sản lượng và thành phần của khí thu được Nguyên liệu Sản lượng khí /kg phân Hàm lượng (%) Thời gian lên men (ngày) khô Phân bò 1,11 57 10 Phân gia cầm 0,56 69 9 Phân heo 1,02 68 20 III Các Loại Hầm Và Bể Biogas 1 Hầm ủ Khả năng sinh gas từ hầm ủ biogas chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau • • • • Thể tích của hầm ủ biogas Thể tích chất lỏng chứa bên trong hầm Thời gian lưu lại... khuẩn sinh khí metan phát triển mạnh và chuyển hóa rất nhanh để tạo thành CO2 và CH4 => Như vậy, Biogas được hình thành trong mooit trường kị khí dưới tác dụng của enzym cellulosase và nhóm vi khuẩn sinh khí metan 3 Nguyên liệu sản xuất Biogas và cách xử lý nguyên liệu 3.1 Nguyên liệu đưa vào sản xuất Biogas Yêu cầu - Giàu cellulose ít Ligin - ban đẩu khoảng 2000mg/l - Tỷ lệ carbon / nitơ: 20/30 -... định • Xây dựng tại chỗ với vật liệu có sẵn ở địa phương • Bền, các bộ phận cố định, đòi hỏi ít bảo dưỡng Nhược điểm • Áp suất khí thay đổi • Chi phí cao (ở 1 số nước, do vật liệu xây dựng hiếm, như ximăng ở Châu Phi) • Đòi hỏi kỹ thu t xây dựng cao • Không áp dụng nguyên lý hoàn lưu • Tốn Diện tích xây dựng • Cửa nạp và cửa xả đặt không phù hợp (Được đánh dấu bằng vòng tròn đỏ) • Phân bán hoai và... 30 – 37C vi khuẩn ưu ấm phát triển tốt, nhưng các khí tạo thành chậm, khả năng khử CO 2 tăng, hiệu suất thu hồi CH4 tăng - T: 55 – 60C vi khuẩn ưa nhiệt hoạt động mạnh: Hoạt lực enzym mạnh, quá trình chuyển hóa nhanh, sản phẩm tạo thành CH4 , CO2 tăng nhanh Đối lưu thiết bị lên men mạnh các khí dễ thoát ra mất CO2 , H2 giảm khả năng khử CO2, hiệu suất thu hồi giảm •Độ ẩm : Đạt 91,5 – 96 % thích hợp cho . Phạm Vũ Hiểu Lê Thu Trang Phạm Văn Khoa Hoàng Văn Giáp Trần Thị Sơn Đề Tài KĨ THU T XỬ LÝ YẾM KHÍ CHẤT THẢI THU BIOGAS Giới Thiệu Tìm Hiểu Chung Về Biogas Các Loại Hầm Và Bể Biogas Ứng Dụng. liệu cục chăn nuôi, nước ta có khoảng 220 triệu con gia cầm, 8,5 triệu con bò, 27 triệu con heo. Mỗi năm,ngành chăn nuôi thải ra môi trường trên 73 triệu tấn chất thải rắn và 80% chất thải lỏng. Chung Về Biogas 1.Khái Niệm Biogas là gì ? Biogas là viết tắt của Biological gas là hỗn hợp khí sinh ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật trong môi trường yếm khí Thành