đánh giá ảnh hưởng các kích cỡ của rơm phối trộn với phân heo lên khả năng sinh khí sinh học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN ---------- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CÁC KÍCH CỠ CỦA RƠM PHỐI TRỘN VỚI PHÂN HEO LÊN KHẢ NĂNG SINH KHÍ SINH HỌC Cán Bộ Hƣớng Dẫn Sinh Viên Thực Hiện ThS. NGUYỄN THỊ THU VÂN TRƢƠNG NGỌC DIỆP TS. NGUYỄN VÕ CHÂU NGÂN NGUYỄN THÀNH LONG 2013 XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TS. Nguyễn Võ Châu Ngân và ThS. Nguyễn Thị Thu Vân, Bộ Môn Kỹ Thuật Môi Trƣờng, Khoa Môi Trƣờng và Tài Nguyên Thiên Nhiên xác nhận đề tài: “Đánh giá ảnh hƣởng các kích cỡ của rơm phối trộn với phân heo lên khả năng sinh khí sinh học” do sinh viên Trƣơng Ngọc Diệp và Nguyễn Thành Long lớp Kỹ Thuật Môi Trƣờng Khóa 36 thực hiện. Cần Thơ, ngày….tháng ….. năm 2013 Cán bộ hƣớng dẫn TS. Nguyễn Võ Châu Ngân ThS. Nguyễn Thị Thu Vân XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2013 Cán bộ phản biện Ths. Lê Hoàng Việt ThS. Đỗ Thị Mỹ Phƣợng LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình làm luận văn, tuy chúng tôi gặp nhiều khó khăn nhƣng nhờ sự quan tâm dạy dỗ tận tình giúp đỡ của các thầy cô, các cá nhân, tập thể và các bạn trong lớp chúng tôi đã vƣợt qua khó khăn gặp phải. Vì vậy, chúng tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các cá nhân, tập thể đã giúp chúng tôi hoàn thành luận văn này. Kính dâng lên Cha Mẹ lòng biết ơn sâu sắc đối với bậc sinh thành đã suốt đời nuôi dƣỡng và tạo điều kiện cho con học tập nên ngƣời. Suốt đời tri ân. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Thu Vân, thầy Nguyễn Võ Châu Ngân đã tận tình hƣớng dẫn, truyền đạt kinh nghiệm và nhắc nhở chúng tôi khắc phục, sửa chữa những sai sót trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Thành kính tri ân. Nhân đây cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô thuộc Bộ môn Kỹ Thuật Môi Trƣờng, Khoa Môi Trƣờng và Tài Nguyên Thiên Nhiên, trƣờng Đại Học Cần Thơ đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin gửi lời cảm ơn đến thầy Trần Sỹ Nam bộ môn Khoa Học Môi Trƣờng, chị Nguyễn Thị Thùy, chị Lê Ngọc Diệu Hồng, chị Võ Thị Vịnh học viên Cao học ngành Khoa Học Môi Trƣờng K18 đã tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin gửi lời cảm ơn thân ái đến các bạn sinh viên lớp Kỹ Thuật Môi Trƣờng K36 trƣờng Đại Học Cần Thơ đã luôn giúp đỡ và động viên trong suốt thời gian làm đề tài. Chân thành cám ơn ! Sinh viên Trƣơng Ngọc Diệp Nguyễn Thành Long TÓM TẮT Đề tài: “Đánh giá ảnh hƣởng các kích cỡ của rơm phối trộn với phân heo lên khả năng sinh khí sinh học” đƣợc thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hƣởng của kích cỡ rơm phối trộn với phân heo để đạt khả năng sinh khí tốt. Thí nghiệm đƣợc bố trí theo mẻ hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức (NT) là NT1 [50% RO (1cm) + 50% PH], NT2 [50% RO (10cm) + 50% PH], NT3 [50% RO (20cm) + 50% PH], NT4 [50% RO (không cắt) + 50% PH], NT5 (100% PH). Các nghiệm thức đƣợc theo dõi liên tục trong 45 ngày và bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 lần lặp lại trong bình ủ 21 lít ở điều kiện phòng thí nghiệm. Các thông số thể tích, thành phần biogas và các yếu tố môi trƣờng mẻ ủ nhƣ pH, nhiệt độ, redox đƣợc theo dõi hằng ngày; các thông số ODM, C/N, TN, TP, COD, tổng coliform, fecal coliform, tổng vi sinh vật yếm khí đƣợc phân tích khi bắt đầu và kết thúc quá trình ủ. Kết quả nghiên cứu cho thấy thể tích khí tích dồn của các nghiệm thức lần lƣợt là: NT1 (177,37 lít), NT2(179,86 lít), NT3(188,31 lít), NT4(186,92 lít), NT5 (101,94 lít). Kết quả thống kê cho thấy giữa các nghiệm thức có phối trộn phân heo khác biệt không ý nghĩa, nhƣng khác biệt ý nghĩa so với NT5. Tổng thể tích khí ở tất cả các các nghiệm thức có phối trộn đều lớn hơn so với NT5. Thành phần khí mêtan của NT1, NT2, NT3, NT4, NT5 với các giá trị lần lƣợt là: 53,90%, 54,33%, 53,96%, 55,12%, 53,45%. Năng suất sinh khí biogas của NT1, NT2, NT3, NT4, NT5 lần lƣợt là: 645,87 lít/kg ODM; 732,88 lít/kg ODM; 698,67 lít/kg ODM; 777,50 lít/kg ODM; 481,80 lít/kgODM. Nghiệm thức sử dụng rơm kích cỡ không cắt để phối trộn cho năng suất sinh khí tốt nhất trong 4 kích cỡ rơm sử dụng ( 1cm, 10cm, 20cm và không cắt). CAM ĐOAN Chúng tôi xin cam kết luận văn này đƣợc hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của chúng tôi trong khuôn khổ của dự án “Sản xuất khí sinh học bền vững từ rơm thải”. Dự án có quyền sử dụng kết quả của luận văn này để phục vụ cho dự án. Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2013 Tác giả luận văn Trƣơng Ngọc Diệp Nguyễn Thành Long MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT CAM ĐOAN MỤC LỤC .............................................................................................................i DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................iv DANH SÁCH HÌNH .............................................................................................vi DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ..............................................................................vii CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU.........................................................................................1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................2 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ..............................................................................2 1.2.1 Mục tiêu tổng quát ...............................................................................2 1.2.2 Mục tiêu cụ thể.....................................................................................2 CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ...............................................................3 2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU RƠM .......................................................3 2.1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới ..............................................3 2.1.2 Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam và ĐBSCL ............................................3 2.1.3 Thành phần, tính chất của rơm ............................................................3 2.1.4 Các hình thức xử lý rơm rạ ..................................................................4 2.2 CHĂN NUÔI Ở ĐBSCL .................................................................................6 2.2.1Đặc điểm chăn nuôi ..............................................................................6 2.2.2 Đặc tính chất thải chăn nuôi heo ..........................................................7 2.3 TỔNG QUAN VỀ KHÍ SINH HỌC ...............................................................9 2.3.1 Khí sinh học .........................................................................................9 2.3.2 Thành phần khí sinh học ......................................................................9 2.3.3 Nguyên liệu để sản xuất KSH ..............................................................11 2.3.4 Năng suất sinh khí KSH của các nguyên liệu ......................................13 2.3.5 Các phản ứng sinh hóa của quá trình lên men yếm khí .......................15 2.3.6 Sự tăng trƣởng và phát triển của VSV yếm khí ...................................17 i 2.3.7 Các yếu tố môi trƣờng ảnh hƣởng đến quá trình lên men yếm khí ............................................................................................18 2.3.8 Một số lợi ích của KSH .......................................................................28 2. 4 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ..................................................28 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ................30 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ................................................30 3.1.1 Thời gian nghiên cứu ...........................................................................30 3.1.2 Địa điểm nghiên cứu ............................................................................30 3.2 PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU ....................................................................30 3.2.1 Dụng cụ bố trí thí nghiệm ....................................................................30 3.2.2 Vật liệu thí nghiệm...............................................................................31 3.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................31 3.3.1 Bố trí thí nghiệm ..................................................................................31 3.3.2 Phƣơng pháp thực hiện ........................................................................32 3.3.3 Phƣơng pháp thu mẫu và các chỉ tiêu theo dõi ....................................32 3.4 Phƣơng pháp tính toán ....................................................................................33 3.4.1 Xác định lƣợng DM cần nạp ................................................................33 3.4.2Xác định nguyên liệu khô cần nạp ........................................................33 3.4.3 Xác định năng suất sinh khí .................................................................34 3.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu ..............................................................................34 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................35 4.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU NẠP..............................35 4.2 MỘT SỐ YẾU TỐ CỦA MẺ Ủ YẾM KHÍ ....................................................36 4.2.1 Nhiệt độ của mẻ ủ ................................................................................36 4.2.2 Giá trị pH .............................................................................................37 4.2.3 Hiệu điện thế oxy hóa khử ...................................................................38 4.2.4 Độ kiềm ................................................................................................39 4.3 KHẢ NĂNG SINH KHÍ CỦA MẺ Ủ .............................................................40 4.3.1 Thể tích khí biogas ...............................................................................40 4.3.2 Thể tích khí biogas tích dồn .................................................................42 4.3.3 Thành phần % CH4 của các nghiệm thức ............................................43 ii 4.3.4 Thành phần %CO2 và các khí khác .....................................................45 4.3.5 Năng suất sinh khí ................................................................................46 4.4 TIỀM NĂNG SỬ DỤNG Bà THẢI SAU MẺ Ủ ...........................................47 4.4.1 TKN (Tổng Nitơ Kendal) ....................................................................47 4.4.2 TP (Tổng photpho) ...............................................................................47 4.4.3 COD (Nhu cầu Oxy hóa học) ..............................................................48 4.4.4 Tổng Coliform và Fecal Coliform ......................................................50 4.4.5 Tổng VSV yếm khí ..............................................................................52 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................53 5.1 KẾT LUẬN .....................................................................................................53 5.2 KIẾN NGHỊ .....................................................................................................53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................54 PHỤ LỤC iii DANH SÁCH BẢNG Bảng Tên bảng Trang 2.1 Số lƣợng heo ở các vùng trong năm 2012 6 2.2 Lƣợng phân thải của vật nuôi trong 24 giờ 7 2.3 Thành phần hóa học của phân heo có trọng lƣợng từ 70 ÷100 kg 8 2.4 Tính chất nƣớc thải chăn nuôi heo 8 2.5 Thành phần KSH theo các tài liệu khác nhau 9 2.6 Thành phần KSH của một số nƣớc khác nhau 10 2.7 Phần trăm khí CH4 của một số nguyên liệu 10 2.8 Tỉ số C/N của một số chất thải 12 2.9 Tỷ lệ C/N của các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật 12 2.10 Khả năng sinh khí của một số loại chất thải 13 2.11 Đặc tính và sản lƣợng KSH của một số nguyên liệu thƣờng gặp 14 2.12 Sản lƣợng khí sinh học sinh ra từ một số nguyên liệu hữu cơ 14 2.13 Sản phẩm tạo thành và một số VSV trong giai đoạn acid hóa 16 2.14 Sản phẩm và một số VSV trong giai đoạn mêtan hóa 17 2.15 Khoảng pH tối ƣu của một số vi khuẩn mêtan 21 2.16 2.17 Tỉ lệ C/N của một số loại chất thải hữu cơ có nguồn gốc động vật Tỉ lệ C/N của một số loại chất thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật 22 22 2.18 Các điều kiện thích hợp đối với quá trình sản xuất KSH 23 2.19 Mức độ ức chế của một số độc chất 24 2.20 Ảnh hƣởng của redox lên sự xuất hiện của một số chất 26 2.21 3.1 Các cation cộng hƣởng, đối kháng của quá trình lên men yếm khí Phƣơng tiện và phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu trong thí nghiệm 27 32 iv 3.2 Khối lƣợng nguyên liệu nạp đầu vào 34 4.1 Thành phần hóa học của các nguyên liệu đầu vào 35 4.2 Tỷ lệ C/N đầu vào của từng nghiệm thức 35 4.3 Nhiệt độ trung bình của mẻ ủ trong 45 ngày 36 4.4 Giá trị pH trung bình của từng nghiệm thức 38 4.5 Tổng khí tích dồn theo từng giai đoạn thời gian 42 4.6 Thành phần %CH4 trong từng giai đoạn 44 v DANH SÁCH HÌNH Hình Tên hình Trang 2.1 Ba giai đoạn của quá trình ủ yếm khí 15 2.2 Sự phát triển của VSV trong lên men khí mêtan 18 2.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ 20 2.4 Sự phân lớp trong dịch ủ mêtan 25 2.5 Mối quan hệ giữa các chất và các điện tử đƣợc thể hiện qua giá trị redox 27 3.1 Mô hình bình nhựa dùng bố trí thí 30 3.2 Sơ đồ các nghiệm thức 31 4.1 Nhiệt độ hằng ngày của các nghiệm thức trong 45 ngày làm thí nghiệm 37 4.2 Giá trị pH trong 45 ngày làm thí nghiệm 37 4.3 Giá trị độ oxy hóa khử 39 4.4 Diễn biến hàm lƣợng độ kiềm của 5 nghiệm thức 40 4.5 Thể tích khí Biogas từ ngày 1 đến ngày 45 41 4.6 Tổng thể tích biogas tích dồn của các nghiệm thức 42 4.7 Thành phần %CH4 từ ngày 1 đến ngày 45 43 4.8 Thành phần %CO2 và các khí khác 45 4.9 Kết quả thể tích khí biogas sinh ra trên 1kg ODM 46 4.10 Diễn biến hàm lƣợng Nitơ của 5 nghiệm thức 47 4.11 Diễn biến hàm lƣợng photpho của 5 nghiệm thức 48 4.12 Nồng độ COD đầu vào và đầu ra của 5 nghiệm thức 49 4.13 Tổng coliform đầu vào và đầu ra của 5 nghiệm thức 50 4.14 Fecal coliform đầu vào và đầu ra của 5 nghiệm thức 51 4.15 Tổng vi sinh vật yếm khí trong 5 nghiệm thức 52 vi DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt C Nghĩa tiếng Anh Carbon CH4 Nghĩa tiếng Việt Cacbon Khí mêtan COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học C/N Carbon/Nitrogen Tỉ lệ cacbon / nitơ DM Dry Matter Vật chất khô ĐBSCL HRT Đồng bằng sông Cửu Long Hydraulic Retention Time Thời gian tồn lƣu Nghiệm thức NT O2 Oxygen Khí oxy ODM Organic Dry Matter Vật chất hữu cơ khô P Phosphorus Photpho PH Phân heo QCVN Quy chuẩn Việt Nam Redox Hiệu điện thế oxy hóa - khử RO Rơm TKN Total Kjeldahl Nitrogen Tổng nitơ Kendal TP Total Photphorus Tổng photpho VS Volatile Solids Chất rắn dễ bay hơi VSV Vi sinh vật vii Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học CHƢƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) đƣợc biết đến là vùng sản xuất nông nghiệp trọng yếu trong cả nƣớc. Theo Tổng Cục Thống kê (2012), tổng diện tích lúa đạt 7651,4 nghìn ha, tăng 162 nghìn ha so với năm 2010, trong đó diện tích lúa các tỉnh thuộc vùng ĐBSCL đạt 4089,3 nghìn ha, tăng 143,4 nghìn ha so với năm 2010. Theo khảo sát của Nguyễn Tuấn Thanh và Trần Thanh Thái (2012), với sản lƣợng lúa 23 triệu tấn/năm thì lƣợng rơm phát sinh tại ĐBSCL vào khoảng 28÷40 triệu tấn/năm. Tuy nhiên, đây là một nguồn nguyên liệu lớn chƣa đƣợc khai thác hết tiềm năng và nhiều vấn đề chƣa đƣợc quan tâm đúng mức nhƣ bãi chứa, phế phẩm sau thu hoạch (rơm rạ, vỏ trấu...v.v). Theo tập quán sản xuất nông nghiệp của đa số ngƣời dân, rơm rạ sau khi thu hoạch thƣờng đốt bỏ trên đồng ruộng. Theo ƣớc tính, khi đốt một tấn rơm sẽ thải ra 1.067,55 kg CO2 và 12,62 kg NO; về dinh dƣỡng, đốt rơm đã làm mất 99,86% lƣợng N, 18,74% lƣợng P và 43,64% lƣợng K trong rơm (Ngô Thị Thanh Trúc, 2005). Đây là sự lãng phí nguồn nguyên liệu và gây ô nhiễm môi trƣờng. Do đó, vần đề giải quyết lƣợng rơm thải theo hƣớng hữu ích về mặt kinh tế và bảo vệ môi trƣờng là một hƣớng nghiên cứu cần đƣợc quan tâm. Bên cạnh trồng lúa ĐBSCL còn có thế mạnh về chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi heo với số lƣợng heo tính đến thời điểm 1/10/2013 là 26,3 triệu con (Tổng Cục Thống kê, 2013). Tuy nhiên các chất thải phát sinh từ chăn nuôi vẫn chƣa đƣợc xử lý triệt để đã làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng. Giải pháp xử lý chất thải bằng hầm ủ biogas đƣợc xem là giải pháp mang tính hiệu quả cao, xử lý chất thải một cách vệ sinh, tạo ra nguồn năng lƣợng tại chỗ cho nông hộ, nguồn thức ăn cho cá. Tuy nhiên tình hình dịch bệnh nhƣ dịch tả, lỵ, heo tai xanh, lở mồm long móng, tụ huyết trùng… ngày càng diễn biến phức, giá thức ăn gia súc tăng và giá heo trên thị trƣờng bấp bênh, không ổn định. Vì những lý do trên tình trạng ngƣời chăn nuôi phải giảm số lƣợng đàn heo hay bỏ trống chuồng trại do chăn nuôi thua lỗ là khá phổ biến. Tình hình triển khai và sử dụng hầm ủ biogas vì thế cũng bị ảnh hƣởng. Một số nghiên cứu về công nghệ biogas cho thấy việc ủ một loại nguyên liệu sẽ cho hiệu suất sinh khí kém hơn so với sử dụng thêm chất độn (Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003). Chính vì vậy, vấn đề đặt ra là tìm kiếm một nguồn nguyên liệu dồi dào và sẵn có tại địa phƣơng để bổ sung cho hầm ủ bên cạnh nguồn nguyên liệu nạp chính là phân heo để đảm bảo hầm ủ hoạt động ổn định, ngƣời dân yên tâm đầu tƣ xây dựng các hầm ủ mới, góp phần phát triển nền chăn nuôi bền vững. Ở ĐBSCL một số nghiên cứu đã đƣợc thực hiện để tìm nguồn nguyên liệu bổ sung cho hầm ủ. Trong đó nghiên cứu của Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv. (2012) cho thấy rơm sau ủ nấm có thể sử dụng nhƣ một nguồn nguyên liệu nạp bổ sung cho hầm ủ biogas. Tuy nhiên lƣợng rơm sau ủ nấm chiếm tỉ lệ không cao do số hộ dân sử dụng rơm để ủ nấm chiếm rất ít khoảng 12,37% trong tổng số hộ dân đƣợc khảo sát (Nguyễn Tuấn Thanh và Trần Thanh Thái, 2012). Trong khi đó nguồn rơm thải với số lƣợng lớn có thể là nguyên liệu nạp cho hầm ủ biogas nhƣng vẫn chƣa đƣợc SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 1 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học khai thác. Để có thể sử dụng rơm cho hầm ủ biogas cần phải quan tâm đến thành phần và cấu trúc của rơm. Thành phần chính của rơm rạ là những hydratcacbon gồm licnocellulose 37,4%; hemicellulose 44,9%; lignin 4,9% và hàm lƣợng tro (oxit silic) cao từ 9  14% (Nguyễn Lân Dũng, 2011). Theo Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng (2010), thành phần cellulose trong rơm là một loại polymer sinh học mạch dài đƣợc bảo vệ bởi phức hợp lignin-hemicellulose dày đặc chống lại sự thủy phân của vi sinh vật (VSV). Vì vậy, khi sử dụng rơm tự nhiên cho hầm ủ biogas cần phải có một bƣớc tiền xử lý làm phá vỡ mối liên kết giữa lignin và hemicellulose để quá trình thủy phân cellulose đƣợc dễ dàng và đạt hiệu quả sinh khí tốt. Xuất phát từ thực tế trên, đề tài “Đánh giá ảnh hƣởng các kích cỡ của rơm phối trộn với phân heo lên khả năng sinh khí sinh học” đƣợc thực hiện. 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Tận dụng nguồn sinh khối rơm thải ở ĐBSCL để sản xuất khí sinh học có phối trộn với phân heo. 1.2.2 Mục tiêu cụ thể Xác định tổng khí, thành phần (%) khí CH4 , năng suất sinh khí của các nghiệm thức. Xác định đƣợc kích thƣớc rơm phù hợp để phối trộn với phân heo dùng làm nguyên liệu nạp bổ sung cho hầm ủ yếm khí với phƣơng pháp tiền xử lý rơm bằng nƣớc bùn đen. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 2 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học CHƢƠNG 2 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU RƠM 2.1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới Đến năm 2006, trên thế giới có 114 quốc gia trồng lúa, phân bố trên tất cả các châu lục nhƣng nhiều nhất là ở châu Á. Phạm vi trồng lúa trên thế giới rất rộng, từ xích đạo đến 50o vĩ Bắc và 35o vĩ Nam, từ vùng thấp đến vùng cao, từ những vùng nóng ẩm của Ấn Độ đến các vùng sa mạc có tƣới ở Pakistan và ở độ cao 2500 m so với mực nƣớc biển. Lúa có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau, từ vùng phù sa màu mỡ đến các loại đất cát, đất sét, đất bạc màu, đất trũng úng ngập, nghèo dinh dƣỡng. Điều đó chứng tỏ là cây lúa có khả năng thích ứng rộng với những điều kiện sinh thái khác nhau trên toàn thế giới. Về sản lƣợng, theo nguồn số liệu của FAO trích dẫn của Nguyễn Phƣớc Tuyên (2012) sản lƣợng lúa trên toàn thế giới năm 2010 đạt 700 triệu tấn (467 triệu tấn gạo), năm 2011 sản lƣợng đạt 723 triệu tấn (482,4 triệu tấn gạo) tăng 3,4% so với năm 2010. 2.1.2 Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam và ĐBSCL Cây lúa có vị trí quan trọng đặc biệt ở ĐBSCL, đóng góp 55,8% sản lƣợng lúa cả nƣớc và 90% gạo xuất khẩu; kế đến cây ăn trái, mía đƣờng, thủy hải sản, chăn nuôi vịt, trâu bò, heo,… (Bùi Quang Huy, 2012). Trƣớc những năm 1980, ĐBSCL chỉ trồng một vụ lúa trong mùa mƣa, không bón phân hay phun thuốc, năng suất lúa rất thấp, chỉ vào khoảng 2÷3 tấn/ha/năm, sau những năm 80 của thế kỷ 20 ở ĐBSCL đã làm đê để có thể canh tác đƣợc 3 vụ lúa mỗi năm (Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, 2008). Trồng lúa 3 vụ/năm đã giúp cho năng suất lúa tăng lên 14 ÷ 16 tấn/ha/năm, bù đắp đƣợc lƣợng lúa bị giảm do đất trồng lúa bị sử dụng vào mục đích khác (Nguyễn Bảo Vệ, 2010). Rơm rạ là nguồn chất hữu cơ dồi dào, chiếm khoảng 50% trọng lƣợng của cây lúa. Theo Nguyễn Bảo Vệ (2010) với sản lƣợng lúa 23 triệu tấn/năm, hiện ĐBSCL cũng có một số lƣợng rơm rạ tƣơng đƣơng ở mức 23 triệu tấn/năm. 2.1.3 Thành phần, tính chất của rơm Theo Ngô Thị Thanh Trúc (2005), rơm rạ có một số đặc tính nhƣ năng suất rơm dao động từ 2 tấn/ha đến hơn 8 tấn/ha tùy thuộc vào giống lúa, năng suất lúa và phƣơng pháp thu hoạch. Tổng lƣợng rơm sau thu hoạch có tỷ lệ tƣơng ứng với năng suất lúa. Chiều dài của cọng rơm dao động từ 30 ÷ 120 cm tùy thuộc vào giống lúa, phƣơng pháp thu hoạch. Giá trị dinh dƣỡng của rơm thấp, chủ yếu là xơ thô (34%), nghèo dinh dƣỡng (protein: 2 ÷ 3%) đặc biệt là rơm tƣơi (rơm mới thu hoạch) dễ bị nấm mốc (Phạm Hồ Hải và ctv, 2008). Thành phần chính của rơm, rạ là những hydratcacbon gồm: licnocellulose 37,4%, hemicellulose 44,9%, lignin 4,9% và hàm lƣợng tro (oxit silic) cao từ 9 đến 14%. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 3 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Thành phần licnocellulose trong rơm, rạ khó phân hủy sinh học, đây điều gây cản trở việc sử dụng rơm, rạ (Nguyễn Dƣợc, 2011). Về thành phần hóa học của rơm, rạ tính theo khối lƣợng khô gồm cellulose 60%, lignin 14%, đạm hữu cơ (protein) 3,4%, chất béo (lipid) 1,9%. Tính theo nguyên tố thì carbon (C) chiếm 44%, hyđro (H) 5%, oxygen (O) 49%, Nito (N) 0,92%, một lƣợng rất nhỏ photpho (P), lƣu huỳnh (S) và kali (K) (Nguyễn Lân Dũng, 2011). 2.1.4 Các hình thức xử lý rơm rạ a) Vùi gốc rạ Rơm bị mục nát, phân hủy khi có độ ẩm và oxy. Rơm sẽ phân hủy nhanh hơn khi đƣợc vùi vào trong đất với độ ẩm khoảng 60% và nhiệt độ trên 250C. Trong điều kiện hiếu khí, VSV phân hủy rơm thành chất hữu cơ, khoáng và CO2. Rơm vẫn có khả năng phân hủy trong điều kiện yếm khí tuy nhiên, quá trình phân hủy xảy ra chậm hơn và sản phẩm thu đƣợc là CH4, H2S và các acid hữu cơ. Băm nhỏ rơm và vùi rơm vào trong đất sẽ làm tăng quá trình phân hủy. Nếu canh tác lúa 2 vụ/năm, sẽ không có đủ thời gian và độ ẩm để rơm phân hủy tự nhiên mà rơm cần đƣợc băm nhỏ và rải đều khắp mặt ruộng (Ngô Thị Thanh Trúc, 2005). b) Rơm làm nguyên liệu ủ phân Rơm đƣợc phối trộn với những chế phẩm sinh học và ủ trong điều kiện hiếu khí (ủ compost). Việc ủ phân compost từ rơm đã đƣợc triển khai nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nơi. Đây đƣợc coi là hƣớng giải quyết mới vừa tận dụng nguồn dinh dƣỡng trong rơm, tránh ô nhiễm môi trƣờng và tạo ra đƣợc nguồn phân bón hữu cơ có giá trị. Theo Trần Thị Mil (2010), sử dụng phân hữu cơ, phân vi sinh hợp lý và sử dụng các chế phẩm sinh học sẽ làm tăng năng suất cây trồng và đảm bảo vệ sinh thực phẩm, nâng cao chất lƣợng và khả năng cạnh tranh của nông sản. Vai trò của phân hữu cơ vi sinh không chỉ cải thiện cơ cấu đất, gia tăng độ phì nhiêu của đất mà còn bổ sung các VSV chuyên biệt có khả năng thúc đẩy nhanh quá trình phân hủy các phế thải hữu cơ để cung cấp dinh dƣỡng cho cây trồng. Trong điều kiện sản xuất lúa ở ĐBSCL, có thể sử dụng rơm rạ tại chỗ để ủ hoai mục với nấm Trichoderma bón liên tục hai vụ lúa để góp phần cải thiện sinh trƣởng và nâng cao năng suất lúa, đặc biệt áp dụng cho vùng lúa thâm canh sản xuất lúa ba vụ/năm. Đây là một trong những biện pháp canh tác dễ thực hiện cho ngƣời nông dân vì không đòi hỏi kỹ thuật cao, nơi luôn có lao động nông nhàn và nguồn nguyên liệu rơm rạ lớn, nhằm cải tạo lý hóa tính để gia tăng lƣợng dinh dƣỡng hữu dụng trong đất lúa, giảm dần đầu tƣ phân hóa học, hạn chế ô nhiễm môi trƣờng, giảm giá thành nhằm gia tăng lợi nhuận và chất lƣợng gạo trong sản xuất lúa nhằm tạo môi trƣờng sản xuất lúa bền vững (Nguyễn Bảo Vệ và ctv, 2002). c) Đốt đồng Tình trạng đốt rơm sau mỗi vụ gặt là tình trạng chung ở vùng trồng lúa chính ở các tỉnh đồng bằng sông Hồng và ĐBSCL. Rơm, rạ vẫn còn tƣơi thành đƣợc gom thành những đống lớn rồi đốt ngay tại ruộng. Rơm, rạ ƣớt bị đốt tạo thành khói mù dày đặc bao trùm một vùng rộng lớn, ảnh hƣởng đến sức khỏe của ngƣời dân xung quanh khu vực và làm nguy cơ mất an toàn giao thông (Nguyễn Mậu Dũng, 2012). SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 4 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học d) Thức ăn chăn nuôi Rơm là thức ăn chăn nuôi gia súc nhai lại truyền thống. Khi nguồn thức ăn xanh cho gia súc khan hiếm vào mùa khô, thì có rơm là nguồn thức ăn thay thế rất tốt. Tuy nhiên, do thành phần trong rơm nên khả năng tiêu hóa của gia súc không đƣợc cao. Chính vì vậy mà gia súc nuôi bằng rơm không thể cho năng suất cao. Để làm tăng khả năng tận dụng rơm làm nguồn thức ăn nuôi trâu bò cần có các phƣơng pháp thu gom, bảo quản, xử lý và bổ sung dinh dƣỡng thích hợp (Đinh Văn Cải, 2002). e) Chất đốt Rơm có thể sử dụng nhƣ nguồn chất đốt của hệ thống lò sƣởi, hệ thống làm nóng nƣớc tạo hơi hay tạo điện. Hiệu quả chuyển đổi năng lƣợng của hầu hết các chất đốt cháy từ 20 ÷ 25%. Mỗi kg rơm chứa 14 MJ năng lƣợng và 1,2 kg rơm có thể tạo ra 1 kWh điện (Yevich và Logan, 2002). f) Rơm sản xuất thành nhiên liệu Các nhà khoa học thuộc Viện Hóa học (Viện KH&CN Việt Nam) đã sản xuất thành công loại dầu sinh học (Bio-oil) từ rơm rạ bằng công nghệ nhiệt phân. Từ 1 tấn rơm rạ có thể cho ra 250 kg nhiên liệu lỏng. Nghiên cứu trên đã mở ra khả năng tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay thế cho nguồn nhiên liệu hóa thạch đang có nguy cơ ngày một khan hiếm. Rơm rạ đƣợc thu gom và làm sạch, hong khô rồi đƣa vào lò nhiệt phân. Sau phản ứng nhiệt phân sẽ thu đƣợc sản phẩm ở cả ba dạng khí, lỏng và rắn. Sản phẩm lỏng chiếm phần lớn, chứa dầu sinh học (bio-oil), có thể sử dụng vào nhiều lĩnh vực nhƣ sản xuất hóa chất, y dƣợc, công nghiệp, thực phẩm hoặc làm nhiên liệu. Riêng trong lĩnh vực năng lƣợng, bio-oil có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu trong nhà máy điện (gia nhiệt nồi hơi, lò…) hoặc thay thế diezel dầu mỏ để chạy động cơ. Sản phẩm rắn có thể sử dụng làm than hoạt tính, hoặc đƣợc làm phân bón quay lại cải thiện đất trồng khi đƣợc bổ sung thêm một số nguyên tố vi lƣợng (Trần Văn Ba, 2012). g) Biogas Rơm đƣợc chuyển xuống các hầm ủ biogas, qua sự phân giải và tổng hợp của các VSV thì chất hữu cơ trong rơm rạ sẽ biến thành khí đốt (chủ yếu là khí mêtan) dùng để đun nấu, chạy máy phát điện,…Đặc biệt, rơm sau ủ nấm có thể là nguồn nguyên liệu nạp bổ sung cho hầm ủ biogas thậm chí với tỷ lệ phối trộn lên đến 50% rơm sau ủ nấm (Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv, 2012). h) Vật liệu xây dựng Rơm có thể sử dụng làm vật liệu trong xây dựng, làm tƣờng nhà hoặc làm ván ép. Tuy nhiên, rơm sử dụng trong ngành vật liệu xây dựng chƣa đƣợc phổ biến. Nhƣợc điểm của việc sản xuất ván ép từ rơm là chi phí nghiền rơm thành bột rất cao và đòi hỏi diện tích trữ rơm rất lớn. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 5 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học i) Sản xuất giấy Rơm có thể là nguồn nguyên liệu quan trọng cho việc sản xuất giấy. Rơm của các loại ngũ cốc, đặc biệt là lúa mì là nguồn chính để sản xuất bột giấy ở Trung Quốc và các nƣớc Châu Á khác. Tuy nhiên, việc sử dụng rơm để sản xuất bột giấy gặp một khó khăn là vấn đề xử lý dịch đen do hàm lƣợng SiO2 của rơm quá cao (Đặng Thị Thanh Bình và ctv, 2012). j) Trồng nấm Sử dụng rơm trồng nấm là hình thức giúp tăng thu nhập của nông dân, đặc biệt là hộ có thu nhập chính từ canh tác lúa. Hàng năm, sản lƣợng nấm rơm của Việt Nam khoảng 250.000 tấn với kim ngạch xuất khẩu từ 25÷30 triệu USD (40% dành cho xuất khẩu). Nghề trồng nấm ở ĐBSCL phát triển mạnh khi nhu cầu của thị trƣờng trong nƣớc và xuất khẩu ngày càng tăng. Nấm rơm không chỉ là nguồn thu nhập hỗ trợ cho nông dân mà còn là sản phẩm có thể mang lại lợi nhuận đáng kể thông qua xuất khẩu (Ngô Thị Thanh Trúc, 2005). 2.2 CHĂN NUÔI Ở ĐBSCL 2.2.1 Đặc điểm chăn nuôi Thế mạnh của vùng là lúa, gạo, thủy sản, chăn nuôi…trong đó chăn nuôi chiếm một tỉ trọng khá lớn trong nền kinh tế của vùng. Theo số liệu của Tổng Cục Thống kê (2012), số lƣợng heo ở khu vực ĐBSCL là 3772,5 nghìn con chiếm 13,94% tăng 0,06% so với cùng kỳ năm 2010. Bảng 2.1 Số lƣợng heo ở các vùng trong năm 2012 Tên khu vực Cả nƣớc Số lƣợng (nghìn con) Tỷ lệ (%) 27056,0 100,00 ĐBSH 7092,2 26,21 ĐBSCL 3772,5 13,94 Đông Nam Bộ 2801,4 10,35 Bắc Trung Bộ & Duyên hải miền Trung 5253,3 19,42 Tây Nguyên 1711,7 6,33 Trung du & miền núi phía Bắc 6424,9 23,75 (Nguồn: Tổng Cục Thống kê, 2013) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 6 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 2.2.2 Đặc tính chất thải chăn nuôi heo Chất thải chăn nuôi heo là một hổn hợp dung dich bao gồm phần chất rắn là phân thải và các thức ăn dƣ thừa (cám, bột tôm, bột cá, bột thịt, rau xanh…), phần nƣớc gồm nƣớc vệ sinh chuồng trại, nƣớc tiểu. a) Phân Phân là sản phẩm thải loại sau quá trình tiêu hóa của gia súc, là phần thức ăn không đƣợc gia súc hấp thụ để tạo sản phẩm mà bị bài tiết ra ngoài qua đƣờng tiêu hóa. Theo Trƣơng Thanh Cảnh (2010), thành phần hóa học của phân rất phong phú, bao gồm: - Các chất hữu cơ nhƣ các hợp chất protein, carbonhydrat, chất béo và các sản phẩm trao đổi của chúng. - Các chất vô cơ: Các hợp chất khoáng đa lƣợng chứa Ca, P…và các nguyên tố vi lƣợng hay các kim loại nặng nhƣ Cu, Fe… - Nƣớc: chiếm từ 65 ÷ 80% trọng lƣợng trong phân tƣơi. Ngoài ra, thành phần hóa học của phân còn có dƣ lƣợng của thức ăn, các men tiêu hóa của bản thân gia súc, các mô và chất nhờn, các yếu tố gây bệnh sinh học… Trong thành phần phân gia súc nói chung và phân heo nói riêng còn chứa các vi trùng, trứng giun sán có thể tồn tại vài ngày, vài tháng trong phân, nƣớc thải ngoài môi trƣờng, gây ô nhiễm cho đất và nƣớc đồng thời gây hại cho sức khỏe con ngƣời và vật nuôi. Trong các hệ thống chuồng trại, phân gia súc thƣờng tồn tại ở dạng phân lỏng, trung gian giữa lỏng và rắn hay tƣơng đối rắn, chứa các chất dinh dƣỡng, đặc biệt là các hợp chất giàu nitơ và phospho. Theo Trƣơng Thanh Cảnh (2010) hàm lƣợng N tổng số trong phân heo chiếm từ 7,99 ÷ 9,32 g/kg phân. Bảng 2.2 Lƣợng phân thải của vật nuôi trong 24 giờ Lƣợng chất thải Nƣớc tiểu (kg) Phân nguyên (kg) Trâu 18 ÷ 25,0 8,0 ÷ 12,0 Bò 15 ÷ 20,0 6,0 ÷10,0 Ngựa 12 ÷ 18,0 4,0 ÷ 6,0 Heo < 10kg 0,5 ÷ 1,0 0,3 ÷ 0,7 Heo 15 ÷ 45kg 1,0 ÷ 3,0 0,7 ÷ 2,0 Heo 45 ÷ 100kg 3,0 ÷ 5,0 2,0 ÷ 4,0 Dê 1,5 ÷ 2,5 0,6 ÷ 1,0 0,02 ÷ 0,05 - Gà, vịt (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 7 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Bảng 2.3 Thành phần hóa học của phân heo có trọng lƣợng từ 70 ÷100 kg Đặc tính Giá trị (kg) Vật chất khô 213 ÷ 342 NH4-N 0,66 ÷ 0,76 Tro 32,5 ÷ 93,3 Chất xơ 151 ÷ 261 Carbonat 0,23 ÷ 0,41 Các axit mạch ngắn 3,83 ÷ 4,47 pH 6,47 ÷ 6,95 Ntổng 7,99 ÷ 9,32 (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010) b) Nước thải Nƣớc thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm nƣớc nƣớc vệ sinh gia súc, chuồng trại, nƣớc ăn uống dƣ thừa và phân lỏng hòa tan, nƣớc tiểu. Theo khảo sát của Trƣơng Thanh Cảnh (2010) trên gần 1.000 trại chăn nuôi heo qui mô vừa và nhỏ ở một số tỉnh phía Nam cho thấy cứ 1 kg chất thải chăn nuôi do heo thải ra đƣợc pha thêm với từ 20 ÷ 49 kg nƣớc. Bảng 2.4 Tính chất nƣớc thải chăn nuôi heo Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ Độ màu Pt - Co 350 ÷ 870 Độ đục mg/L 420 ÷ 550 BOD5 mg/L 3500 ÷ 9800 COD mg/L 5000 ÷ 12000 SS mg/L 680 ÷ 1200 Ptổng mg/L 36 ÷ 72 Ntổng mg/L 220 ÷ 460 Dầu mỡ mg/L 5 ÷ 58 (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 8 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 2.3 TỔNG QUAN VỀ KHÍ SINH HỌC 2.3.1 Khí sinh học Quá trình phân hủy xảy ra trong môi trƣờng không có oxy đƣợc gọi là quá trình phân hủy yếm khí. Sản phẩm khí thu đƣợc là một hỗn hợp khí chủ yếu gồm khí mêtan (CH4) và khí carbonic (CO2). Hỗn hợp khí này đƣợc gọi là KSH. Vì vậy quá trình phân hủy yếm khí còn đƣợc gọi là quá trình lên men KSH hoặc lên men sinh khí mêtan (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng, 2010). Theo Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng (1997) thì KSH là sản phẩm bay hơi của quá trình lên men yếm khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp. 2.3.2 Thành phần khí sinh học KSH là một hỗn hợp của nhiều chất khí, với tỷ lệ và thành phần của các chất khí có trong hỗn hợp tùy thuộc vào loại nguyên liệu và các điều kiện của quá trình phân hủy nhƣ nhiệt độ, pH, hàm lƣợng nƣớc... Thành phần này cũng tùy thuộc cả vào các giai đoạn diễn biến của quá trình phân hủy sinh học (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng, 2010). Bảng 2.5 Thành phần KSH theo các tài liệu khác nhau Tài liệu tham khảo Tỉ lệ phần trăm thể tích KSH (%) CH4 CO2 N2 Lê Hoàng Việt (2005) 55 ÷ 65 35 ÷ 45 0÷3 0÷1 - 0÷1 Nguyễn Quang Khải (2009) 50 ÷ 70 30 ÷ 45 0÷3 0÷3 - 0÷3 Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng (2010) 50 ÷ 70 30 ÷ 40 0÷9 0÷7 - 0 ÷ 0,5 Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) 55 ÷ 65 35 ÷ 45 0÷3 0÷1 - 0÷1 Chongrak Polprasert (1989) 55 ÷ 65 35 ÷ 45 0÷3 0÷1 0÷1 - SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 H2 NH3 H2S 9 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Bảng 2.6 Thành phần KSH của một số nƣớc khác nhau Tỉ lệ phần trăm thể tích KSH (%) Nƣớc sản xuất CH4 CO2 N2 H2 NH3 H2S Mỹ 54 ÷ 70 27 ÷ 45 5,3 1 ÷ 10 - vết Đức 53 ÷ 62 37 ÷ 44 1 0,3 - vết Ấn Độ 35 ÷ 70 28 ÷ 55 1 1 ÷ 10 - vết (Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997) Nhiệt trị của KSH từ 4.500 ÷ 6.000 kcal/m3 (nhiệt trị của khí CH4 gần 9.000 kcal/m3), tùy thuộc vào phần trăm của CH4 hiện diện trong KSH (Lê Hoàng Việt, 2005; Nguyễn Quang Khải, 2009; Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997; Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003). Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) thì giá trị năng lƣợng của KSH (15.600 kJ/kg) chỉ kém sau dầu mỏ (18.000 kJ/kg), cao hơn gỗ (2.400 kJ/kg) và than đá (7.000 kJ/kg). Giá trị nhiệt lƣợng của KSH phụ thuộc vào hàm lƣợng mêtan có trong hỗn hợp khí, hàm lƣợng mêtan này lại phụ thuộc vào chất lƣợng của nguyên liệu. Vì vậy giá trị nhiệt lƣợng của hỗn hợp khí thu đƣợc từ các nguồn nguyên liệu khác nhau thƣờng dao động rất lớn (Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997). Bảng 2.7 Phần trăm khí CH4 của một số nguyên liệu Loại nguyên liệu Phân bò % CH4 65 Xác rau cỏ 60 ÷ 70 Phân heo 65 ÷ 70 Phân gia cầm 60 Cỏ voi 60 Phân gà + giấy vụn 60 Phân gà + cỏ vụn 68 Bùn cống thành phố 68 (Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 10 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 2.3.3 Nguyên liệu để sản xuất KSH Nguyên liệu sử dụng để sản xuất KSH đa dạng, thƣờng là tận dụng phân ngƣời, phân gia súc, bùn, phế phẩm trong nông nghiệp (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013). Theo Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng (2010) nguyên liệu sản xuất KSH có nguồn gốc từ động vật là chất hữu cơ nhƣ phân động vật (gia súc, gia cầm), và phân ngƣời. Nguồn gốc từ các loại thực vật gồm phụ phẩm cây trồng nhƣ bèo, cỏ, rơm, rạ, thân lá ngô, khoai, đậu... Mặt khác, theo Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng (1997) phế thải trong sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp, trong công nghiệp chế biến nông lâm sản (bã rƣợu, bia, nƣớc thải các xí nghiệp giấy…) có nguồn gốc sinh học giàu cellulose đều có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất KSH. a) Nguyên liệu có nguồn gốc động vật Thời gian phân hủy của các loại phân ngắn (khoảng từ 2 ÷ 3 tháng) và tổng sản lƣợng khí thu đƣợc từ 1 kg phân cũng không lớn. Phân gia súc nhƣ trâu, bò, lợn phân hủy nhanh hơn phân gia cầm, nhƣng sản lƣợng khí của phân gia cầm lại cao hơn (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng, 2010). b) Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật Các nguyên liệu từ thực vật nhƣ lá cây, các phế phẩm từ nông nghiệp (rơm rạ, thân lá ngô, khoai, đậu…), các loại rác sinh hoạt hữu cơ (rau, quả, lƣơng thực bỏ đi…) và các loại cây thân mềm (lục bình, rong, bèo…). Do các loại nguyên liệu từ thực vật có lớp vỏ xơ cứng bên ngoài nên khó phân hủy, muốn sử dụng loại nguyên liệu này cho thiết bị ủ để sản xuất KSH cần phải xử lý sơ bộ trƣớc. Xử lý bằng cách cắt nhỏ, đập dập hay ủ hiếu khí trƣớc để phá vỡ lớp vỏ cứng của nguyên liệu và tăng diện tích bề mặt cho VSV tấn công. Thời gian phân hủy của nguyên liệu thực vật thƣờng dài hơn các loại nguyên liệu có nguồn gốc động vật. Các loại nƣớc thải nhƣ nƣớc thải chế biến bánh mì, bún của các cơ sở chế biến thực phẩm… có chứa nồng độ chất hữu cơ cao có thể sử dụng cho việc sản xuất KSH. Trong một số trƣờng hợp cần phải xử lý sơ bộ trƣớc khi cho vào hệ thống thiết bị sản xuất KSH. Biện pháp sử dụng KSH trong xử lý nƣớc thải ở các cơ sở chế biến chỉ xử lý đƣợc một phần nồng độ các chất ô nhiễm, cần phải xử lý thêm sau khi ra khỏi hệ thống hầm để đảm bảo xử lý ô nhiễm đạt tiêu chuẩn (Nguyễn Quang Khải, 2001). c) Nguyên liệu phối trộn từ nguồn gốc động vật và thực vật Có thể phối trộn các nguyên liệu có nguồn gốc động vật và thực vật với nhau để đạt đƣợc hiệu suất sinh khí cao và đạt hiệu quả tốt hơn so với ủ từng nguyên liệu riêng lẻ. Năng suất sinh khí của hầm ủ đƣợc đảm bảo đạt hiệu quả cao khi ta phối trộn nguyên liệu đạt theo tỉ lệ C/N là từ 25/1 ÷ 30/1 (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng, 2010). SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 11 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Bảng 2.8 Tỉ số C/N của một số chất thải Nguyên liệu N (% trọng lƣợng khô) Tỉ số C/N Phân ngƣời 5,5 ÷ 6,5 6 ÷ 10 Nƣớc tiểu 15 ÷ 18 0,8 Máu 10 ÷ 14 3 Phân bò 1,7 18 Phân gà 6,3 15 Phân cừu 3,8 29 Phân heo 3,8 13 Phân ngựa 2,3 25 Bùn cống rãnh 4,7 11 (Nguồn: Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013) Bảng 2.9 Tỷ lệ C/N của các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật N tổng số (% trọng lƣợng khô) C/N Cỏ non 2,4 19 Cây xấu hổ 3,6 11 Cỏ luxec 2,4 ÷ 3 16 ÷ 20 Rơm rạ 0,3 128 Mạt cƣa 2,35 208 Vỏ lạc (đậu phộng) - 30 Giấy báo - 613 Xác rau, cỏ 3,04 18 Rong biển 1,3 19 Đậu ba lá 1,6 27 Lá khoai tây 1,5 25 Lá củ cải 2,2 33 Bắp cải 3,6 12 Lá cà chua 3,3 12 2,5 ÷ 4,0 15 1,15 43 Tên nguyên liệu Cỏ tạp Cây dƣơng xỉ (Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 12 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 2.3.4 Năng suất sinh khí KSH của các nguyên liệu Hàm lƣợng chất khô của các loại phân tƣơi vào khoảng 20%, còn lại là nƣớc. Các loại phân thƣờng giàu nitơ, năng suất sinh khí của các loại phân tính theo vật chất khô nằm trong khoảng từ 0,2 ÷ 1,11 m3/kg và hàm lƣợng mêtan của KSH sản xuất từ phân chiếm khoảng 57 ÷ 69% (Lê Hoàng Việt, 2005). Nguyên liệu để sản xuất KSH là các chất hữu cơ. Vì các chất hữu cơ có thành phần khác nhau nên năng suất KSH của chúng cũng khác nhau. Năng suất sinh KSH của nguyên liệu chính là tỷ lệ thể tích khí sinh ra và hàm lƣợng vật chất hữu cơ phân hủy (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng, 2010). Sản lƣợng khí sinh ra phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ thành phần nguyên liệu, loại nguyên liệu, điều kiện ủ… Bảng 2.10 Khả năng sinh khí của một số loại chất thải Năng suất biogas (m3/kg) Nhiệt độ (0C) Hàm lƣợng CH4 Thời gian ủ (ngày) Phân bò (a) 0,33 - - - Phân gà (b) 0,31 37,30 6,00 30 Phân heo (a) 1,02 34,60 68,00 20 Phân cừu (a) 0,37 ÷ 0,61 - 64,00 20 0,38 20,00 ÷ 26,20 - 21 Loại chất thải Phân ngƣời (a) (a) tính trên tổng các chất rắn; (b) tính trên chất rắn bay hơi (Nguồn: NAS, 1977 trích bởi Lê Hoàng Việt, 2005) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 13 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Bảng 2.11 Đặc tính và sản lƣợng KSH của một số nguyên liệu thƣờng gặp Lƣợng thải hàng ngày (kg/con/ngày) Loại phân Hàm lƣợng chất khô (%) Sản lƣợng khí hàng ngày (lít/kg/ngày) Tỷ lệ C/N Bò 12 ÷ 20 18 ÷ 20 24 ÷ 25 20 ÷ 35 Trâu 18 ÷ 25 16 ÷ 18 24 ÷ 25 20 ÷ 35 Lợn 1,2 ÷ 4 24 ÷ 33 12 ÷ 13 40 ÷ 60 Gia cầm 0,02 ÷ 0,05 25 ÷ 50 5 ÷ 15 50 ÷ 65 Ngƣời 0,18 ÷ 0,34 20 ÷ 34 2,9 ÷ 10 60 ÷ 70 Bèo tây tƣơi 4÷ 6 12 ÷ 25 0,3 ÷ 0,5 Rơm rạ khô 80 ÷ 85 48 ÷ 117 1,5 ÷ 2,0 (Nguồn: Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lượng, 2010) Những nguồn nguyên liệu khác nhau có giá trị dinh dƣỡng khác nhau. Lƣợng khí thu đƣợc phụ thuộc vào khả năng phân hủy và lên men các vật chất hữu cơ có trong nguyên liệu (Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003). Bảng 2.12 Sản lƣợng KSH sinh ra từ một số nguyên liệu hữu cơ Nguyên liệu Sản lƣợng gas sinh ra (lít/kg nguyên liệu khô, điều kiện ủ 30 ÷ 350C) Thành phần CH4 (%) Chất thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm, rƣợu bia, hoa quả… 975 75 Rác thải sinh hoạt 608 62 Vỏ gỗ và lá khoai tây 526 75 Cỏ 490 84 Thân, lá, lõi ngô 485 83 Vỏ cam 482 72 Thân lá chuối 413 78 Phân ngựa 400 76 Rơm rạ 348 78 Phân chuồng lẫn rơm rạ 300 75 Lục bình 300 84 Phân lợn 257 81 80 70 Phân trâu bò (Nguồn: Lương Đức Phẩm, 2002) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 14 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 2.3.5 Các phản ứng sinh hóa của quá trình lên men yếm khí Sự tạo thành KSH là một quá trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều phản ứng, cuối cùng tạo ra khí CH4, CO2 và một số khí khác. Quá trình này đƣợc thực hiện theo nguyên tắc phân hủy yếm khí, dƣới tác dụng của VSV yếm khí đã phân hủy từ những chất hữu cơ dạng phức tạp chuyển thành dạng đơn giản, một lƣợng đáng kể chuyển thành khí và dạng chất hòa tan. Tuy nhiên ngƣời ta thƣờng đơn giản hóa bằng phƣơng trình sau : lên men -----------> yếm khí Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S Phân chia quá trình phân hủy thành 3 giai đoạn chính gồm: - Giai đoạn thủy phân - Giai đoạn acid hóa - Giai đoạn mêtan hóa 4% H2 28% 24% Chất hữu cơ cao phân tử 76% CH 4 Axit hữu cơ 52% 72% Axit axetic 20% Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Thủy phân Tạo acid Giai đoạn 3 Tạo mêtan Hình 2.1 Ba giai đoạn của quá trình ủ yếm khí (Uri Marchaim, 1992 trích bởi Lê Hoàng Việt, 2005) a) Giai đoạn 1: Thủy phân Theo Lê Hoàng Việt (2005), Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng (1997) các chất hữu cơ có trong nguyên liệu phần lớn là các chất hữu cơ cao phân tử nhƣ protein, chất béo, carbohydrates, cellulose, lignin, một vài ở dạng không hòa tan bị phân hủy thành các hợp chất hữu cơ đơn giản dễ hoà tan trong nƣớc nhƣ đƣờng đơn, peptit, glycerin, acid béo, acid amin. Ở giai đoạn này các chất hữu cơ cao phân tử bị phân hủy bởi các enzym ngoại bào. Sản phẩm của giai đoạn này là các chất hữu cơ có phân tử nhỏ, hòa tan đƣợc sẽ làm nguyên liệu cho các VSV ở giai đoạn 2. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 15 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Các phản ứng thủy phân trong giai đoạn này biến đổi các protein thành các amino acid, carbohydrate thành các đƣờng đơn, chất béo thành acid béo chuỗi dài. Tuy nhiên các chất hữu cơ nhƣ cellulose, lignin rất khó phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản, đây là một giới hạn của quá trình phân hủy yếm khí. Bởi vì lúc đó các VSV ở giai đoạn 1 sẽ hoạt động chậm hơn các VSV ở giai đoạn 2 và 3. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào nguyên liệu nạp, mật độ VSV trong hầm ủ và các yếu tố môi trƣờng nhƣ pH và nhiệt độ. Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) có nhiều loài VSV trong giai đoạn này, giai đoạn này kéo dài khoảng hai ngày. Có các VSV yếm khí, VSV hiếu khí và cả VSV yếm khí tùy tiện. VSV hiếu khí sử dụng oxy hòa tan tồn tại một lƣợng nhất định để gia tăng số lƣợng ở giai đoạn thủy phân. b) Giai đoạn 2: Acid hóa Các chất hữu cơ đơn giản sinh ra ở giai đoạn 1 sẽ đƣợc chuyển hóa thành các acid hữu cơ có phân tử lƣợng nhỏ hơn nhƣ acid axetic, acid propionic, acid butyric, một lƣợng nhỏ khí H2, CO2 và N2. Tỉ lệ của các sản phẩm này phụ thuộc vào hệ VSV trong hầm ủ và các điều kiện môi trƣờng (Lê Hoàng Việt, 2005). Do sinh nhiều acid nên pH của môi trƣờng có thể giảm mạnh (Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997). Bảng 2.13 Sản phẩm tạo thành và một số VSV trong giai đoạn acid hóa Vi khuẩn Nhiệt độ (oC) pH Bacillus cereus Sản phẩm tạo thành 5,2 25 ÷ 35 A. acetic, A.Lactic Bacillus knolkampi 5,2 ÷ 8,0 25 ÷ 35 A. acetic, A.Lactic Bacillus megaterium 5,2 ÷ 7,5 28 ÷ 35 A. acetic, A.Lactic Bacterodies succigense 5,2 ÷ 7,5 25 ÷ 35 A. acetic, A. succinic Clostridium carnefectium 5,0 ÷ 8,5 25 ÷ 37 A. acetic, A. formic Clostridium cellobinharus 5,0 ÷ 8,5 36 ÷ 38 A.Lactic, Ethanol, CO2 Clostridium dissolves 5,0 ÷ 8,5 35 ÷ 51 A. acetic, A. formic (Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997) Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) trong giai đoạn 2 có sự phát triển mạnh mẽ của các loài VSV thủy phân các chất hữu cơ và các VSV tạo acid. Giữa giai đoạn này có sự phát triển rất mạnh các loài VSV sinh khí mêtan. Một số loài VSV acetogenic chuyển hoá các acid béo bay hơi thành acid acetic, từ acid acetic sẽ chuyển tiếp thành CH4 và CO2. c) Giai đoạn 3: Mêtan hóa Các sản phẩm của giai đoạn 2 sẽ đƣợc chuyển đổi thành CH4 và các sản phẩm khác bởi nhóm VSV sinh khí mêtan. Tốc độ phát triển của VSV mêtan chậm hơn các loài VSV ở giai đoạn thủy phân và acid hóa. Các VSV này sử dụng acid acetic, CO2 và H2 để sản xuất mêtan. Trong đó acid acetic là chất nền sản sinh CH4 quan trọng, khoảng 70% CH4 đƣợc sinh ra từ acid acetic. Lƣợng CH4 còn lại đƣợc tạo ra từ CO2 và H2. Một số chất nền khác cũng đƣợc sử dụng cho việc tạo khí CH4 nhƣ acid SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 16 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học formic, methanol… nhƣng những chất này không quan trọng vì chúng không thƣờng xuất hiện trong quá trình lên men yếm khí (Uri Marchaim, 1992; Lê Hoàng Việt, 2005). Theo Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng (1997) giai đoạn 3 là giai đoạn sinh khí mêtan. Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình. Dƣới tác dụng của các VSV sinh khí mêtan các acid hữu cơ và các hợp chất đơn giản khác chuyển thành khí mêtan, carbonic, oxygen, nitrogen và hydrosulfua… Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) ở giai đoạn này chuyển hoá các hợp chất hữu cơ hình thành ở giai đoạn 2 thành CH 4 là do nhóm VSV methanogens. Các loài VSV này phát triển trong điều kiện hoàn toàn yếm khí và chúng thƣờng phát triển chậm hơn các VSV ở giai đoạn 1 và 2. Bảng 2.14 Sản phẩm và một số VSV trong giai đoạn mêtan hóa Vi khuẩn Methanobacterium omelianskii Nhiệt độ (oC) pH 6,5 ÷ 8 Sản phẩm 37 ÷ 40 CO2, H2, rƣợu bậc 1 và bậc 2 Methanopropionicum - - A.propionic Methanoformicum - - CO2, H2, A.formic Methanosochngenii - - A. acetic Methanoruminanticum - - H2, A.formic Methanosarcina barkerli 7,0 Methanococcus vanirielli 1,4 ÷ 9,0 30 CO2, H2, A. acetic, Methanol - H2, A.formic Methanococcus mazei - 30 ÷ 37 Axit (acetic, butyric) Methanosarcina methanica - 35 ÷ 37 Axit (acetic, butyric) (Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997) 2.3.6 Sự tăng trƣởng và phát triển của VSV yếm khí Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) các VSV hấp thu các dƣỡng chất trong môi trƣờng để tăng trƣởng và phát triển. Vì vậy, sự tăng trƣởng của tế bào VSV là sự tăng trƣởng về số lƣợng của các cấu tử trong tế bào, gia tăng kích thƣớc và trọng lƣợng của tế bào. Đến cuối giai đoạn tăng trƣởng thì tế bào phân cắt ra thành tế bào con. Quá trình sinh học xảy ra trong lên men sinh khí mêtan là quá trình phát triển các VSV yếm khí và quá trình chuyển hóa các vật chất hữu cơ thành chất khí, trong đó khí mêtan chiếm tỷ trọng lớn. Quá trình này đƣợc chia làm hai giai đoạn: a) Giai đoạn 1 Là sự phát triển hỗn hợp rất nhiều loài VSV có trong chất thải, pha này kéo dài khoảng hai ngày. Trong dịch lên men ta thấy có sự phát triển của VSV hiếu khí và VSV yếm khí tùy nghi. Nguyên nhân trong thời gian đầu có sự phát triển của cả VSV hiếu khí là do trong dịch lên men chất thải tồn tại một lƣợng oxygen hòa tan nhất định, các loài VSV SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 17 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học hiếu khí sử dụng oxygen hòa tan này để tăng số lƣợng. Khi lƣợng oxygen hết dần, lƣợng VSV hiếu khí giảm dần và chết khi quá trình tạo mêtan xuất hiện. Hình 2.2 Sự phát triển của VSV trong lên men khí mêtan (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003) b) Giai đoạn 2 Trong giai đoạn 2, sự phát triển rất mạnh của các VSV thủy phân các chất hữu cơ và các VSV tạo acid. Giữa hai giai đoạn này có sự phát triển rất mạnh của các loài VSV sinh khí mêtan. Đây là loài VSV chiếm số lƣợng nhiều nhất và đóng vai trò quan trọng nhất của quá trình lên men sinh khí mêtan. Theo Lê Hoàng Việt (2005) trong bộ VSV tham gia quá trình lên men khí mêtan từ giai đoạn đầu cho đến giai đoạn cuối đƣợc phân lập và định dạng gồm 4 nhóm chính: nhóm VSV thủy phân và lên men, nhóm VSV tạo acid acetic và khí hydro, nhóm VSV sử dụng khí hydro để tạo khí mêtan, nhóm VSV sử dụng acid acetic tạo khí mêtan. Các VSV yếm khí tham gia vào quá trình chuyển hóa chất hữu cơ gồm: Clostridium spp, Peptoccocus anerobus, Bifidobacterium spp, Desulphovidrio spp, Corynebactorium spp, Lactobacillus, Actinomyces và Staphylococcus. Các VSV sinh khí mêtan trong hầm ủ biogas bao gồm: nhóm VSV hình que (Methanobacterium, Methanobacillus) và nhóm VSV hình cầu (Methanoccocus, Methanosarcina). 2.3.7 Các yếu tố môi trƣờng ảnh hƣởng đến quá trình lên men yếm khí a) Ảnh hưởng kích cỡ Theo Lê Hoàng Việt (2005) về nguyên lý kích thƣớc của nguyên liệu nạp càng nhỏ càng thích hợp cho quá trình phân hủy. Kích cỡ nguyên liệu càng nhỏ thì hiệu suất của quá trình sinh khí sẽ tăng lên và nguyên liệu dễ bị phân hủy bởi các hệ VSV. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 18 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học b) Quần thể sinh vật ban đầu Theo Lê Hoàng Việt (2005) khi mới bắt đầu vận hành hầm ủ, vào khoảng 7 ngày đầu lƣợng khí sinh ra rất ít và không cháy đƣợc do thành phần khí lúc đó chủ yếu là CO2. Hầm ủ chỉ hoạt động ổn định sau khi đƣa vào vận hành khoảng 14 ngày. Để quá trình lên men yếm khí có thể đƣợc khởi động một cách nhanh chóng có thể cho chất thải của một hầm ủ đang hoạt động vào một hầm ủ mới để làm chất mồi. Nếu không có hầm ủ đang hoạt động ở khu vực đang hoạt động thì hầm ủ bắt đầu xây dựng có thể đƣợc lấy phân heo ủ kín lại, trong điều kiện không có oxygen, các VSV yếm khí sẽ phát triển, sau khi hầm ủ hoàn thành chúng ta sẽ cho lƣợng phân này vào hầm ủ để tạo quần thể sinh vật ban đầu cho hầm ủ. Trong trƣờng hợp này, khoảng 3 ngày khí sinh ra đốt cháy đƣợc và hầm ủ sẽ hoạt động ổn định sau 7 ÷ 14 ngày kể từ lúc bắt đầu vận hành (phụ thuộc nhiệt độ, thể tích hầm ủ, nguyên liệu và lƣợng chất mồi). c) Mức độ yếm khí KSH đƣợc sinh ra do hoạt động của nhiều chủng loại VSV, trong đó các VSV sinh khí mêtan là quan trọng nhất, những VSV sống trong môi trƣờng yếm khí bắt buộc. Vì vậy đảm bảo cho môi trƣờng phân hủy tuyệt đối yếm khí là một yếu tố quan trọng đầu tiên (Nguyễn Quang Khải, 2001). Loại VSV yếm khí này chúng sẽ bị tiêu diệt khi tiếp xúc với không khí. Do vậy để đảm bảo một môi trƣờng tuyệt đối phân hủy yếm khí hầm phải đƣợc bịt kín đến mức không có sự rò rỉ của nƣớc và không khí (Phạm Văn Thành, 2007, trích bởi Phạm Tấn Tùng, 2011). d) Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ và sự biến đổi của nhiệt độ trong ngày và các mùa ảnh hƣởng đến tốc độ phân hủy chất hữu cơ. Thông thƣờng biên độ nhiệt sau đây đƣợc chú ý đến trong quá trình xử lý yếm khí (Lê Hoàng Việt, 2005). Khoảng nhiệt độ từ 25 ÷ 40oC là khoảng nhiệt độ thích hợp cho các VSV ƣa ấm phát triển, tối ƣu là 35 oC, nhiệt độ từ 50 ÷ 65oC là khoảng nhiệt độ thích hợp cho các VSV ƣa nhiệt phát triển, tối ƣu là 55oC. Khi nhiệt độ tăng tốc độ sinh khí tăng nhƣng ở nhiệt độ trong khoảng 40 ÷ 45oC tốc độ sinh khí giảm vì khoảng nhiệt độ này không thích hợp cho cả hai loại VSV, nhiệt độ trên 60oC tốc độ sinh khí giảm đột ngột và quá trình sinh khí bị kiềm hãm hoàn toàn ở 65oC trở lên (Lê Hoàng Việt, 2005). Ở nƣớc ta, nhiệt độ trung bình từ 20 ÷ 32oC thích hợp cho nhóm VSV ở vùng nhiệt độ trung bình phát triển (Lƣơng Đức Phẩm, 2002). Theo Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng (1997), Nguyễn Quang Khải (2009) hoạt động của VSV sinh khí mêtan chịu ảnh hƣởng rất mạnh của nhiệt độ môi trƣờng. Trong điều kiện tự nhiên, nhiệt độ thích hợp nhất cho VSV sinh khí mêtan là 30 ÷ 400C. Nhiệt độ thấp hoặc thay đổi đột ngột đều làm cho quá trình sinh khí mêtan giảm. Nhiệt độ môi trƣờng xuống dƣới 100C quá trình phân hủy gần nhƣ bị ức chế hoàn toàn. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 19 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) nhiệt độ đƣợc xem nhƣ yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo khí mêtan trong quá trình lên men. Nhiệt độ ở đây là nhiệt độ bên ngoài môi trƣờng ảnh hƣởng đến toàn bộ thiết bị lên men. Khi nhiệt độ bên ngoài tăng, quá trình tạo khí mêtan cũng tăng theo. Hình 2.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ (Nguồn:Chongrak, 1989) e) Ảnh hưởng của pH và độ kiềm pH trong hầm ủ nên đƣợc điều chỉnh ở mức 6,5 ÷ 7,5, khi pH nhỏ hơn 6,4 sẽ ảnh hƣởng đến VSV sinh khí mêtan (Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997). Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003), Lê Hoàng Việt (2005) pH trong lên men mêtan là từ 6,6 ÷ 7,6 và tối ƣu trong khoảng 7,0 ÷ 7,2, một số loài VSV tạo acid có khả năng phát triển ở pH 5,5 nhƣng VSV sinh khí mêtan bị ức chế. pH của hầm ủ có khi hạ xuống thấp hơn 6,6 do sự tích tụ quá độ các acid béo do hầm ủ bị nạp quá tải hoặc do các độc tố trong nguyên liệu nạp ức chế hoạt động của VSV sinh khí mêtan (Lê Hoàng Việt, 2005; Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997). Trong trƣờng hợp này lập tức ngƣng nạp cho hầm ủ để VSV sinh khí mêtan sử dụng hết các acid thừa, khi hầm ủ đạt đƣợc tốc độ sinh khí bình thƣờng mới nạp lại nguyên liệu cho hầm ủ theo đúng lƣợng quy định. Ngoài ra có thể dùng vôi, NaOH hoặc Ca(OH)2 để trung hòa pH của hầm ủ. Theo Mc. Carty (1964) quá trình xử lý yếm khí diễn ra tốt ở mức pH từ 6,6 ÷ 7,6 (tối ƣu là 7,0 ÷ 7,2). Khi pH nằm ngoài giới hạn này quá trình phân hủy diễn ra nhƣng kém hiệu quả hơn. pH nhỏ hơn 6,2 sẽ ức chế hoàn toàn sự phân hủy yếm khí và sản phẩm của quá trình sinh acid sẽ gây độc cho các loại VSV sinh khí mêtan. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 20 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Độ kiềm của hầm ủ nên đƣợc giữ ở khoảng 1.000 ÷ 5.000 mg/L để tạo khả năng đệm tốt cho nguyên liệu nạp (Lê Hoàng Việt, 2003). Theo Michel H. Garardi (2003) khoảng độ kiềm tối ƣu cho sản xuất khí mêtan từ 1500 – 3000 mg/L CaCO3, Theo Mahvi et al (2004) độ kiềm từ 2500 ÷ 5000 mgCaCO3/L sẽ cung cấp khả năng đệm tốt cho quá trình sinh khí. Bảng 2.15 Khoảng pH tối ƣu của một số VSV sinh khí mêtan Nhóm vi khuẩn pH Methanosphaera 6,8 Methanothermus 6,5 Methanogenium 7 Methanolacinia 6,6 ÷ 7,2 Methanomicrobiu 6,1 ÷ 6,9 Methanospirillium 7,0 ÷ 7,5 Methanococcoide 7,0 ÷ 7,5 Methanohalobium 6,5 ÷ 7,5 Methanolobus 6,5 ÷ 6,8 Methanothrix 7,1 ÷ 7,8 (Nguồn:Gerardi, 2003) f) Tỷ lệ cacbon và nitơ (C/N) Để bảo đảm năng suất sinh khí của hầm ủ, nguyên liệu nạp nên phối trộn để đạt đƣợc tỉ số C/N từ 25/1 ÷ 30/1 bởi vì các VSV sử dụng C nhanh hơn sử dụng N từ 25÷30 lần (Lê Hoàng Việt, 2005; Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997; Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003). Theo RISE-AT (1998) và Monnet (2003) tỉ lệ C/N tối ƣu cho quá trình phân hủy yếm khí là từ 20/1 đến 30/1. Các nguyên tố khác nhƣ P, Na, K và Ca cũng quan trọng đối với quá trình sinh khí tuy nhiên C/N đƣợc coi là nhân tố quyết định. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 21 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Bảng 2.16 Tỉ lệ C/N của một số loại chất thải hữu cơ có nguồn gốc động vật Nguyên liệu Tỉ lệ C/N Chất cặn hầm cầu 10/1 ÷ 60/1 Nƣớc tiểu 0,8/1 Phân bò, heo 18/1 ÷ 22/1 Phân gà 15/1 Phân ngựa 25/1 Bùn thải tƣơi 11/1 Bùn hoạt tính 6/1 Phân trâu 24/1 ÷ 25/1 (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003) Tỉ lệ carbon và nitrogen trong thành phần nguyên liệu là một chỉ tiêu để đánh giá khả năng phân hủy của VSV. Tỷ lệ C/N của nguyên liệu bằng 30 là tối ƣu. Tỉ lệ C/N quá cao thì quá trình phân hủy xảy ra chậm, ngƣợc lại quá trình bị ngừng trệ vì tích lũy nhiều ammoniac là một độc tố đối với VSV khi nồng độ cao (Nguyễn Quang Khải, 2009; Lê Hoàng Việt, 2005). Các thành phần hữu cơ trong chất thải rắn thƣờng có C/N không thích hợp nhƣ phân ngƣời và phân gia cầm có tỉ lệ C/N thấp, các nguyên liệu thực vật thƣờng có tỉ lệ C/N cao. Để đảm bảo tỉ lệ C/N thích hợp nên dùng hỗn hợp các loại nguyên liệu nhƣ dùng phân ngƣời, phân gia súc, gia cầm với rơm rạ (Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003b). Bảng 2.17 Tỉ lệ C/N của một số loại chất thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật Nguyên liệu N Tỉ lệ C/N C Rơm lúa 1,18 48,0 40,5 Lục bình 1,84 46,4 25,2 Cỏ lông tây 1,51 49,1 32,5 (Nguyễn Văn Thu, 2010) g) Ảnh hưởng của tỷ lệ pha loãng và ẩm độ Tỉ lệ pha loãng ảnh hƣởng đến tốc độ sinh khí và loại bỏ nguyên liệu đã phân huỷ ra khỏi bể. Tỉ lệ chất khô khoảng 9 ÷ 10% là thích hợp cho khả năng sinh khí (Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997). Tỷ lệ chất khô lên 20% tiết kiệm đƣợc 50% thể tích bể, nhƣng rất dễ bị thừa acid và giảm khả năng tạo khí. Trong trƣờng hợp lƣợng chất tan dễ tiêu trong đó quá cao sẽ dễ sinh độc tố hủy diệt VSV sinh khí mêtan (Mahanta et al., 2005). Tỉ lệ nƣớc/phân đƣa vào bể thƣờng dao động từ 1/1 đến 7/1. Tỉ lệ pha loãng 1/1 đối với phân bò và 2/1 đối với phân heo là phổ biến (Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997). Sự hoạt động bình thƣờng của VSV sinh khí mêtan cần khoảng 90% nƣớc để ủ vật liệu thải và 8 ÷ 10% chất khô (Nguyễn Duy Thiện, 2001). Đối với mẻ ủ vận hành ở tỷ lệ phần trăm chất rắn thấp hàm lƣợng chất rắn trong nguyên liệu nạp cho mẻ ủ nên đƣợc điều chỉnh ở mức 5 ÷ 10%, còn lại 90 ÷ 95% là nƣớc (Monnet, 2003). SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 22 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Khống chế độ ẩm để kích thích VSV hoạt động, độ ẩm cao hơn 96% tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm, sản lƣợng KSH tạo ra ít, nhƣng độ ẩm 1.500mg/l (Nguồn: Lin, 1998) k) Độ mặn và tổng phốt pho Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm (2013) VSV tham gia trong quá trình sinh khí mêtan có khả năng dần thích nghi với nồng độ của muối ăn NaCl trong nƣớc. Với nồng độ nhỏ hơn 3‰ khả năng sinh khí không bị giảm đáng kể, đôi khi khả năng sinh khí lại tăng, do VSV đƣợc cung cấp thêm khoáng vi lƣợng cần thiết trong muối. Nhƣ vậy, việc phát triển hầm ủ biogas tại các vùng nƣớc lợ trong mùa khô không gặp trở ngại nhiều. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 24 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Photpho là một trong những nguyên tố chủ yếu cần thiết cho sự phát triển của các VSV, những chất dinh dƣỡng hoặc kích thích sinh học. Theo Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (1999), photpho trong nƣớc và trong chất thải thƣờng tồn tại ở các dạng photphat hữu cơ, orthophotphat hay polyphotphat [Na3(PO3)6] gọi chung là các hợp chất photphat vô cơ, phần lớn các hợp chất photphat đều ở dạng khó tan. l) Chế độ khuấy trộn Khuấy trộn tạo điều kiện cho VSV tiếp xúc với chất thải làm tăng nhanh quá trình sinh khí. Khuấy trộn còn làm giảm thiểu sự lắng đọng của các chất rắn xuống đáy hầm và sự tạo bọt và váng trên mặt hầm ủ (Lê Hoàng Việt, 2005; Binod Kumar Chaudhary, 2008). Hình 2.4 Sự phân lớp trong dịch ủ mêtan (Nguồn: Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003) Khi không khuấy đảo, nguyên liệu trong bể phân hủy thƣờng phân tầng thành 3 lớp: lớp trên là lớp váng, lớp giữa là lỏng và lớp đáy là cặn lắng. Vi sinh vật khó phân bố đều trong môi trƣờng lên men, kết quả là VSV khó tiếp xúc đƣợc với nguyên liệu mới để hấp thụ các chất dinh dƣỡng, trong bể có nhiều vùng chết ở đó mật độ VSV thấp, sự phân hủy xảy ra yếu, nguyên liệu có thể tích tụ và đọng lại. Nếu khuấy đảo khắc phục đƣợc nhƣợc điểm trên giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh hơn, đồng đều hơn (Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng 2003); Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng, 2010). Trong hầm ủ tĩnh, nguyên liệu ủ phân ra làm ba lớp rất rõ (hình 2.4). Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) khuấy trộn là tác động cơ học vào dung dịch ủ, khuấy trộn có những tác động tích cực sau: - Làm tăng sự tiếp xúc giữa chất hữu cơ với VSV, từ đó làm tăng nhanh quá trình chuyển hóa vật chất. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 25 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học - Phá vỡ lớp váng nổi phía bề mặt trên của dung dịch ủ. Lớp váng nổi này đƣợc tạo thành từ những vật chất hữu cơ có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng của nƣớc. Khi các chất này tạo thành một váng dày trên bề mặt của dung dịch sẽ làm cản trở sự thoát khí từ dung dịch vào buồng thu khí làm ức chế quá trình ủ. Do đó, cách khuấy có tác động làm vỡ váng nổi này, thúc đẩy nhanh sự thoát khí và thúc đẩy nhanh phản ứng trong dung dịch. - Phá vỡ các sản phẩm bao quanh tế bào, từ đó tế bào có nhiều cơ hội tiếp xúc với các cơ chất và phản ứng sẽ xảy ra nhanh hơn. - Làm tăng nhanh quá trình phân đôi của tế bào VSV, đa số tế bào VSV sinh sản bằng cách chia đôi. Quá trình tách hai tế bào ra đƣợc tiến triển nhanh hơn, từ đó quá trình trao đổi chất sẽ xảy ra nhanh hơn. m) Hiệu điện thế oxy hóa- khử (redox) Hiệu điện thế oxy hóa khử của một mẻ ủ là thƣớc đo khả năng oxy hóa, khả năng khử của hỗn hợp ủ. KSH đƣợc sản xuất một cách hiệu quả trong môi trƣờng yếm khí, thế oxy hóa khử phải nhỏ hơn -330mV. Trong môi trƣờng yếm khí hoàn toàn redox luôn đạt giá trị âm (nhỏ hơn -100mV) (Jürgen Wiese, Ralf Konig, 2007). Việc sử dụng các chất nền bao gồm oxygen, nitrat, sulfate để đẩy mạnh quá trình oxy hóa thay đổi một cách đáng kể tiềm năng oxy hóa khử, nguyên nhân gây ra sự thay đổi của pH. Đo redox liên tục để nhận đƣợc những cảnh báo sớm về tình trạng của mẻ ủ trƣớc cả khi xảy ra sự thay đổi pH (Jürgen Wiese, Ralf Konig, 2007). Bảng 2.20 Ảnh hƣởng của redox lên sự xuất hiện của một số chất Biểu hiện Sự mất O2 Eh (mV) 330 Sự mất NO3- 220 Sự xuất hiện Mn 200 Sự xuất hiện Fe 120 2+ 2+ Sự mất SO4 -150 Sự xuất hiện CH4 -250 2- (Nguồn: Kadlec, 1999) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 26 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Hình 2.5 Mối quan hệ giữa các chất và các điện tử đƣợc thể hiện qua giá trị redox (Nguồn: Sebastian Wulf, 2005) Theo Kumar et al. (2009) trong giai đoạn thủy phân giá trị tối đa của redox là -50 mV và tối thiểu là -350 mV trong 24 giờ. Trong phân hủy yếm khí redox đạt giá trị tối đa là -387 mV và tối thiểu là -452 mV trong 80 giờ. n) Ảnh hưởng của các chất khoáng trong nguyên liệu nạp Các chất khoáng trong nguyên liệu nạp có tác động tích cực hoặc tiêu cực đến quá trình sinh khí mêtan (Lê Hoàng Việt, 2005; Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003). Bảng 2.21 Các cation cộng hƣởng, đối kháng của quá trình lên men yếm khí Cations gây độc Cations cộng hƣởng Cations đối kháng Ammonium – N Ca, Mg, K Na Ca Ammonium - N, Mg K, Na Mg Ammonium - N, Ca K, Na K - K, Na Na Ammonium - N, Ca, Mg K (Nguồn: Chongrak, 1989) o) Quá trình nitrat hóa Theo Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (1999) trong ủ yếm khí ngoài quá trình thủy phân, acid hóa, mêtan hóa còn có cả quá trình nitrat hóa. Quá trình nitrat hóa thƣờng đƣợc nhận dạng là khử nitrat yếm khí, đây là quá trình VSV sử dụng nitrit, nitrat để làm thức ăn khi môi trƣờng không có oxy. Quá trình này xảy ra theo 4 bậc liên tiếp khác nhau với mức độ giảm dần hóa trị của nguyên tố nitơ nhƣ sau: NO3  NO2  NO  N 2O  N 2 SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 27 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Quá trình nitrat hóa xảy ra theo phƣơng trình sau: 8NO3  5CH 3COOH  4 N 2  10CO2  8OH  2.3.8 Một số lợi ích của KSH a) Tạo nguồn năng lượng tại chỗ KSH là nguồn năng lƣợng có khả năng tái tạo, giải quyết vấn đề chất đốt ở nông thôn, hạn chế sử dụng than, củi, dầu hỏa…tăng hiệu quả kinh tế, có khả năng ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp. b) Ổn định các chất thải từ chuồng trại chăn nuôi và phế phẩm nông nghiệp Những chất thải này là nguyên liệu cho hầm ủ sản xuất KSH làm chất đốt nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc những lợi ích từ chất thải chăn nuôi. Bởi vì các phản ứng sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ yếm khí đã làm ổn định chất thải nên ít gây ô nhiễm môi trƣờng, thích hợp cho việc làm phân bón và cải tạo đất. c) Chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành các chất vô cơ thích hợp cho cây trồng Quá trình phân hủy yếm khí không làm mất đi hoặc phá hủy các chất dinh dƣỡng có trong chất thải mà chuyển hóa trở thành các chất vô cơ thích hợp cho việc hấp thu cho của cây trồng. 2. 4 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN Đề tài “Đánh giá khả năng sinh khí biogas từ bùn thải ao nuôi cá tra thâm canh và rơm sau ủ nấm” do Lê Nguyễn Băng Châu thực hiện. Kết quả cho thấy hàm lƣợng chất hữu cơ của bùn thải ao cá tra nuôi thâm canh và rơm sau ủ nấm sau quá trình lên men yếm vẫn còn khá cao, cần phải đƣợc xử lý thêm trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Đề tài “Khảo sát khả năng sinh khí mêtan (CH4) từ phân heo - lục bình và phân heo - rơm sau ủ nấm rơm” do Nguyễn Hữu Phong thực hiện vào năm 2009. Kết quả nghiên cứu đã khẳng định: có thể sử dụng lục bình hay rơm sau ủ nấm rơm để làm nguyên liệu nạp hầm ủ biogas khi thiếu phân gia súc. Để có đủ khí sử dụng nông hộ cần nạp khoảng 90 kg thân lá lục bình/ngày nếu không có phân heo. Theo Nguyễn Văn Thu (2010) nghiên cứu trong điều kiện phòng thí nghiệm với tỉ lệ phối trộn cao nhất là 50% phân heo và 50% rơm, rạ năng suất sinh khí mêtan là tốt nhất trong các tỉ lệ phối trộn. Theo Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv (2012) hỗn hợp phân heo và rơm sau ủ nấm có tỉ lệ phối trộn tốt nhất để tạo KSH là 75% phân heo kết hợp với 25% rơm. Khi hầm ủ có sự kết hợp giữa phân heo với rơm sau ủ nấm sẽ sinh khí tốt hơn nhiều so với chỉ nạp 100% phân heo (PH) và tỉ lệ phối trộn có thể lên tới 50% rơm sau ủ nấm kết hợp với 50% phân heo. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 28 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Theo Trần Đại Lợi và Tô Trọng Khang (2013) nghiên cứu đề tài “So sánh ảnh hƣởng của các kích thƣớc rơm khi phối trộn với phân heo lên khả năng sinh khí biogas”. Kết quả đề tài cho thấy với kích thƣớc nguyên liệu nạp có kích thƣớc nhỏ khả năng phân hủy cao hơn so với các nguyên liệu có kích thƣớc lớn hoặc không cắt. Theo Nguyễn Phƣớc Lợi và Trần Thị Thái Lai (2013) nghiên cứu đề tài “ So sánh khả năng sinh khí của mẻ ủ yếm khí kết hợp phân heo với rơm đƣợc tiền xử lý khác nhau”. Kết quả đề tài cho thấy có sự khác biệt giữa các nghiệm thức có tiền xử lý với nghiệm thức không tiền xử lý. Tiền xử lý bằng bùn đáy ao đạt năng suất sinh khí cao nhất. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 29 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học CHƢƠNG 3 PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 3.1.1 Thời gian nghiên cứu Thời gian nghiên cứu từ tháng 8/2013 đến tháng 12/2013. 3.1.2 Địa điểm nghiên cứu Đề tài đƣợc thực hiện tại các phòng thí nghiệm thuộc khoa Môi Trƣờng và Tài Nguyên Thiên Nhiên, Trƣờng Đại Học Cần Thơ. 3.2 PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 3.2.1 Dụng cụ bố trí thí nghiệm 3 Túi nhôm chứa gas 20 lít  Bình ủ thể tích V = 20 Lít.  Túi nhôm  Ống dẫn khí 1  Van khóa khí.  Ống nhựa PVC ø27 1 4 lít chứa khí 2 3 (1) van khóa khí (2) ống dẫn khí (3) ống đo các thông số hàng ngày 17 lít nguyên liệu và nƣớc ủ Hình 3.1 Mô hình bình nhựa dùng bố trí thí nghiệm SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 30 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 3.2.2 Vật liệu thí nghiệm  Rơm (RO): đƣợc thu gom tại Quận Bình Thủy, Thành phố Cần Thơ, giống lúa IR50404. Rơm sau khi lấy về đem đi phơi nắng trên nền xi măng với nhiệt độ ngoài trời trong khoảng 7 ngày. Sau đó cắt nhỏ thành các đoạn ngắn kích cỡ 1 cm, 10 cm, 20 cm bằng máy cắt tay.  Phân heo (PH): đƣợc lấy tại trại heo của chủ hộ Huỳnh Kim Nhẫn, địa chỉ Quốc lộ 1A, Ấp Phú Lợi, xã Tân Phú Thạnh, Huyện Châu Thành A, Tỉnh Hậu Giang. Trại heo có 50 con, sử dụng thức ăn công nghiệp Cargill. Phân heo sau khi thu về sẽ đƣợc phơi khô ở nơi thoáng mát, tránh ánh nắng trực. Tiếp theo, phân heo đã phơi khô đƣợc nghiền nát bằng máy và trộn đều để tạo mẫu đồng nhất và xác định phần trăm vật chất hữu cơ khô.  Nƣớc bùn đen: Lấy bùn từ đáy ao sen thuộc khoa Môi Trƣờng và Tài Nguyên Thiên Nhiên, trƣờng Đại Học Cần Thơ. Bùn lấy lên đƣợc sàng lọc cặn bẩn và rác. Sau đó pha bùn với nƣớc máy với tỷ lệ pha trộn 1 lít bùn đen đổ nƣớc định mức đến 10 lít..  Nƣớc thải Biogas: thu từ đầu ra của túi ủ biogas (dài 12m, đƣờng kính 0,8m) đang hoạt động của hộ ông Nguyễn Hoàng Nam, xã Long Hòa, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ, với số lƣợng heo trong chuồng là 15 con.  Nƣớc máy: Chuẩn bị trƣớc một ngày để loại các chất khử trùng có trong nƣớc. 3.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.3.1 Bố trí thí nghiệm Sử dụng bình nhựa 21 lít làm mô hình bố trí thí nghiệm, các nghiệm thức sẽ đƣợc bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 lần lặp lại. Nguyên liệu nạp đầu vào là phân heo và rơm Các nghiệm thức trong thí nghiệm Nghiệm thức 1 50% RO (1 cm) + 50%PH Nghiệm thức 2 50% RO (10 cm) + 50%PH Nghiệm thức 3 50% RO (20 cm) + 50%PH Nghiệm thức 4 50% RO (không cắt) + 50%PH Nghiệm thức 5 100%PH Hình 3.2 Sơ đồ các nghiệm thức SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 31 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 3.3.2 Phƣơng pháp thực hiện Rơm đƣợc tiền xử lý bằng 10 lít nƣớc bùn đen, ủ hiếu khí trong bình nhựa trong 5 ngày và đƣợc khuấy trộn hằng ngày. Sau khi tiền xử lý rơm xong cho phân heo đã qua xử lý vào, tiếp đến cho thêm 5,6 lít nƣớc máy vào để đảm bảo đủ 17 lít (gồm nguyên liệu và nƣớc), 4 lít mặt thoáng còn lại để chứa khí. Đậy kín bình trong 2 ngày tiến hành thêm 200 mL nƣớc mồi biogas vào bình. Sau đó bình ủ đƣợc đóng kín nắp, phủ bao nilong đen và bắt đầu quá trình ủ. 3.3.3 Phƣơng pháp thu mẫu và các chỉ tiêu theo dõi a) Theo dõi các chỉ tiêu môi trường mẻ ủ (nhiệt độ, pH, Redox) - Đo trực tiếp từ tâm bình ủ bằng điện cực.(TCVN 6492:2011) - Chu kỳ đo mẫu: Hằng ngày từ 7h00 – 9h00, đo từ ngày đầu tiên của thí nghiệm. b) Phương pháp thu mẫu - Phƣơng pháp thu mẫu khí + Khí sinh ra đƣợc thu và trữ vào các túi nhôm. + Chu kỳ đo mẫu: Hằng ngày, bắt đầu từ ngày thứ 3 của thí nghiệm để cho khí sinh ra lấp đầy mặt thoáng trong bình ủ (khóa túi khí của tất cả các bình ủ vào lúc 7h00 sáng). + Chỉ tiêu đo đạc: Tổng thể tích biogas, thành phần khí CH4 và khí CO2 - Phƣơng pháp thu mẫu hỗn hợp mẻ ủ + Xay nhỏ hỗn hợp thu từ bình ủ, trộn đều và tiến hành thu mẫu để phân tích các chỉ tiêu DM, ODM, TN, TP, tổng coliform, fecal coliform và tổng VSV yếm khí. + Chu kỳ thu mẫu: Ngày 1 và ngày 45 (đầu vào và đầu ra). Bảng 3.1 Phƣơng tiện và phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu trong thí nghiệm Chỉ tiêu Phƣơng pháp Phƣơng tiện Redox Đo trực tiếp Máy đo Multi 340i – WTW 82362 Weilheim (Đức) pH Đo trực tiếp (TCVN 6492:2011) Máy đo pH Orion model 230 Nhiệt độ Đo trực tiếp (TCVN 6492:2011) Máy đo pH Orion model 230 Đo tổng thể tích khí Đo trực tiếp Đồng hồ RITTER (Đức) có độ chia nhỏ nhất 10mL Khí thành (CH4, CO2) phần Đo trực tiếp ODM, Cacbon tổng Phƣơng pháp tro hóa (APHA, 1998) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 Máy đo Biogas 5000, Đức Tủ sấy Memmert UI 40 (Đức) Lò nung mẫu Lenton 5500C Cân điện tử 4 số lẻ Santorius (Đức) 32 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Phƣơng pháp phân hủy và Bếp công phá Tecator (Đức) và máy chƣng cất Kjeldhal chƣng cất Gerhart Vapodest 20 (Đức), hóa chất cần thiết. (APHA, 1998) TKN TP Phƣơng pháp Ascorbic acid (APHA,1998) Máy so màu Hitachi U-2008 (Nhật) Nồi autoclave Sturdy SA-300H Các hóa chất và dụng cụ cần thiết COD Phƣơng pháp chuẩn độ H2SO4 (đđ), bếp nung, các hóa chất và TCVN 6491:1999 (ISO dụng cụ cần thiết khác. 6060:1989) Fecal Coliforms Tổng Coliforms VSV yếm khí Phƣơng pháp MPN. (TCVN 8775:2011) Nồi khử trùng Hirayama HVE-50 (Nhật) Buồng cấy Jisico (Hàn Quốc) Nồi chƣng cất thủy BW 20G Lad.Companion (Hàn Quốc) Tủ ủ Memment (Đức) Các môi trƣờng và dụng cụ khác 3.4 Phƣơng pháp tính toán 3.4.1 Xác định lƣợng DM cần nạp Lƣợng DM nguyên liệu cần dùng cho từng bình ủ đƣợc tính toán theo công thức sau: DMnạp = ODM nap %ODM (g) Trong đó: - DMnạp : Lƣợng DM nguyên liệu cần nạp cho từng bình ủ (g) - ODMnạp: Lƣợng ODM nguyên liệu cần nạp cho từng bình ủ (g) - %ODM: Phần trăm chất hữu cơ khô của từng loại nguyên liệu (%) 3.4.2 Xác định nguyên liệu khô cần nạp Lƣợng nguyên liệu khô cần dùng cho từng bình ủ đƣợc tính toán theo công thức sau: Nguyênliệunạp = DM nap % DM (g) Trong đó: - Nguyênliệunạp: Lƣợng nguyên liệu khô cần nạp (g) - DMnạp: Lƣợng DM nguyên liệu cần nạp cho từng bình ủ (g) - %DM: Phần trăm vật chất khô của từng loại nguyên liệu (%) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 33 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Hỗn hợp phân heo và rơm theo các tỉ lệ phối trộn đƣợc xác định dựa vào khối lƣợng vật chất hữu cơ khô (ODM). Theo Eder và Schulz (2007) lƣợng nạp hằng ngày cho 1 m3 hầm ủ có thể dao động từ 1 ÷ 4 kg ODM/ngày. Chọn lƣợng nạp cho các nghiệm thức là 1 kg ODM/m3/ngày, tƣơng đƣơng 1 g ODM/lít/ngày. Nhƣ vậy, lƣợng nguyên liệu nạp vào bình ủ có tổng ODM = 1x17x45 = 765 g ODM/17 lít bình ủ trong 45 ngày. Dựa theo bảng số liệu phân tích nguyên liệu nạp và tỉ lệ phần trăm phối trộn tính đƣợc lƣợng nạp cho các bình ủ. Bảng 3.2 Khối lƣợng nguyên liệu nạp đầu vào Nguyên liệu Rơm (R) Kích thƣớc ODM (g) DM (g) Nguyên liệu khô (g) 1±0,3 cm 382.50 455.63 497.03 10±0,8 cm 382.50 455.63 497.03 20±1,4 cm 382.50 455.63 497.03 Không cắt 382.50 455.63 497.03 - 382.50 537.22 552.81 Phân heo (PH) Tổng 765 g ODM /17 lít/45 ngày 3.4.3 Xác định năng suất sinh khí Năng suất sinh khí đƣợc tính theo công thức sau: H= V khí (ODM dauvao  ODM daura) (lít/kg ODM) Trong đó: - H: Năng suất sinh khí (lít/kg) - ∑Vkhí: Tổng thể tích khí (lít) - ODM: Vật chất hữu cơ khô (kg) 3.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu Sử dụng phần mềm Microsoft Excel 2003 để tổng hợp số liệu và vẽ đồ thị. Sử dụng phần mềm SPSS 13.0, công cụ kiểm định Duncan ở mức ý nghĩa 5% để đánh giá sự khác biệt lƣợng khí sinh ra giữa các nghiệm thức SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 34 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU NẠP Nguyên liệu đƣợc sử dụng trong mô hình bố trí thí nghiệm là rơm và phân heo. Rơm đƣợc tiền xử lý bằng nƣớc bùn đen trƣớc, sau đó mới phối trộn với phân heo. Rơm và phân heo đƣợc phân tích các chỉ tiêu đầu vào để kiểm tra sự phù hợp của nguyên liệu dành cho mẻ ủ KSH. Bảng 4.1 Thành phần hóa học của các nguyên liệu đầu vào %C Tỷ lệ C/N %N Phân heo (khô) 41,30 1,99 20,76 Rơm 48,69 0,92 53,18 Qua bảng 4.1 cho thấy tỷ lệ C/N của phân heo trong thí nghiệm (20,76/1) phù hợp với tài liệu của Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng (2003) (bảng 2.15) là 18/1 đến 22/1. Tuy nhiên tỷ lệ C/N của rơm và phân heo không nằm trong khoảng thích hợp 25/1 đến 30/1 cho mẻ ủ yếm khí (Lê Hoàng Việt, 2005). Phối trộn rơm với phân heo đƣa tỷ lệ C/N về khoảng phù hợp cho nguyên liệu nạp vào mẻ ủ. Theo Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv (2012) phối trộn rơm sau ủ nấm với phân heo có thể áp dụng làm nguyên liệu nạp cho hầm ủ biogas, tỷ lệ nạp có thể lên đến 50% rơm sau ủ nấm, 50% phân heo. Kết quả tính toán tỷ lệ C/N của các nghiệm thức đƣợc thể hiện ở bảng 4.2. Bảng 4.2 Tỷ lệ C/N đầu vào của từng nghiệm thức Nghiệm thức %C Tỷ lệ C/N %N NT1 37.412 1.331 28.102 NT2 37.412 1.333 28.056 NT3 37.412 1.309 28.588 NT4 37.412 1.331 28.107 NT5 41.269 1.722 23.959 NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Qua kết quả bảng 4.2 cho thấy tất cả các nghiệm thức có tỷ lệ C/N nằm trong khoảng thích hợp cho mẻ ủ yếm khí. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 35 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 4.2 MỘT SỐ YẾU TỐ CỦA MẺ Ủ YẾM KHÍ 4.2.1 Nhiệt độ của mẻ ủ Nhiệt độ trung bình của các nghiệm thức rơm phối trộn với phân heo trong suốt quá trình thí nghiệm dao động trong khoảng từ 26oC đến 30oC (bảng 4.3), thích hợp cho VSV ƣa ấm phát triển 25oC  40oC (Lê Hoàng Việt, 2005). Bảng 4.3 Nhiệt độ trung bình của mẻ ủ trong 45 ngày Giai đoạn (ngày) Tỉ lệ phối trộn (% 50 RO + %50 PH) 50% RO (1 Cm) + 50% PH 50% RO (10 Cm) + 50% PH 50% RO (20 Cm) + 50% PH 50% RO (Không cắt) + 50% PH 100% PH 1 – 10 11 – 20 a 29,,24±0,45 29,20±0,60a 29,16±0,66a 29,26±0,56a 28,68±0,23a 21 – 30 a 28,70±0,33 28,66±0,49a 28,66±0,36a 28,78±0,33a 28,00±0,07b 31 – 45 a 27,40±0,20 27,38±0,23a 27,32±0,19a 27,38±0,22a 26,90±0,00b NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH 27,28±0,16a 27,26±0,25a 27,14±0,23a 27,28±0,26a 26,62±0,08b NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Ghi chú: - Số liệu được trình bày ở dạng trung bình ± độ lệch chuẩn - Trong cùng một cột, các giá trị có kí tự chữ cái khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa thống kê (Kiểm định Duncan, mức ý nghĩa 5%.) Giá trị nhiệt độ trung bình trong 45 ngày làm thí nghiệm giữa các nghiệm thức không chênh lệch nhiều với nhau. Giá trị nhiệt độ trung bình của các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 không có sự khác biệt ý nghĩa ở mức 5%. Yếu tố môi trƣờng của các nghiệm thức là nhƣ nhau. Càng về cuối thí nghiệm nhiệt độ có xu hƣớng giảm, đặc biệt ngày thứ 28 nhiệt độ tất cả các nghiệm thức đạt giá trị thấp nhất, NT1 (25,7), NT2 (25,7), NT3 (25,8), NT4 (25,6), NT5 (25,8) (hình 4.1). Do nhiệt độ môi trƣờng bên ngoài thấp ảnh hƣởng đến nhiệt độ bên trong mẻ ủ. Ngoài ra nhiệt độ của các nghiệm thức có xu hƣớng giảm dần do ảnh hƣởng của nhiệt độ sinh ra từ các phản ứng sinh hóa trong các mẻ ủ. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 36 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 31 NT1 30 NT2 NT3 NT4 NT5 29 Nhiệt độ (oC) 28 27 26 25 24 23 22 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 Thời gian (ngày) Hình 4.1 Nhiệt độ hằng ngày của các nghiệm thức trong 45 ngày làm thí nghiệm NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Nhìn chung giá trị nhiệt độ của các nghiệm thức đều nằm trong khoảng thích hợp để VSV ƣa ấm phát triển, thuận lợi cho quá trình sinh khí sinh học. 4.2.2 Giá trị pH pH là một trong các yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến quá trình ủ yếm khí theo mẻ. Giá trị pH đƣợc theo dõi hàng ngày và đƣợc trình bày ở hình 4.2 7.40 7.20 7.00 Giá trị pH 6.80 6.60 6.40 6.20 6.00 5.80 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 5.60 5.40 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 Thời gian (ngày) Hình 4.2 Giá trị pH trong 45 ngày làm thí nghiệm NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 37 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Bảng 4.4 Giá trị pH trung bình của từng nghiệm thức Tỉ lệ phối trộn (% 50 RO + %50 PH) 50% RO (1 Cm) + 50% PH 50% RO (10 Cm) + 50% PH 50% RO (20 Cm) + 50% PH 50% RO (Không cắt) + 50% PH 100% PH Giai đoạn (ngày) 11 – 20 21 – 30 1 – 10 6,33±0,04b 6,39±0,06b 6,36±0,08b 6,36±0,07b 6,76±0,05a 6,63±0,07ab 6,55±0,04c 6,59±0,04bc 6,55±0,04c 6,67±0,03a 6,74±0,07a 6,70±0,07a 6,73±0,17a 6,72±0,06a 6,69±0,01a NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH 31 – 45 6,82±0,10a 6,86±0,07a 6,80±0,09a 6,84±0,08a 6,76±0,03a NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Ghi chú - Số liệu được trình bày ở dạng trung bình ± độ lệch chuẩn - Trong cùng một cột, các giá trị có kí tự chữ cái khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa thống kê (Kiểm định Duncan, mức ý nghĩa 5%.) Qua hình 4.2 cho thấy giai đoạn đầu của mẻ ủ pH các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 có sự dao động nhiều và thấp hơn khoảng pH thích hợp lên men sinh khí mêtan trong khoảng 6,6  7,6 (Mc Carty, 1964). pH đạt giá trị thấp nhất từ 6,03 ÷ 6,50 ở những ngày đầu do thời gian này trong mẻ ủ xảy ra quá trình thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các acid amin cho VSV dễ phân hủy tạo acid acetic nên pH giảm, sau giai đoạn này VSV sinh khí mêtan phát triển mạnh pH trở lại trong khoảng pH thích hợp. Kết quả thống kê cho thấy pH giữa các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 không có sự khác biệt có ý nghĩa với nhau. Riêng giá trị pH của NT5 (100% PH) trong các giai đoạn thí nghiệm luôn nằm trong khoảng pH thích hợp cho VSV yếm khí phát triển. 4.2.3 Hiệu điện thế oxy hóa khử Thế oxy hóa khử thể hiện quá trình khử hay quá trình oxy hóa diễn ra trong mẻ ủ yếm khí. Để sản xuất khí sinh ra hiệu quả thì mẻ ủ phải đảm bảo yếm khí, và thế oxy hóa khử phải đảm bảo âm. Vì vậy, giá trị độ oxy hóa khử đƣợc theo dõi hàng ngày và cho kết quả ở hình 4.3. Kết quả đo độ oxy hóa khử (redox) của các nghiệm thức cho thấy redox các nghiệm thức dao động trong khoảng từ -316mV đến -126mV. Càng về cuối mẻ ủ, redox có xu hƣớng tăng dần do mẻ ủ diễn ra cùng lúc nhiều quá trình: thủy phân, tạo acid, mêtan hóa, đồng thời lƣợng chất hữu cơ trong mẻ ủ giảm dần nên các quá trình khử cũng diễn ra với tốc độ chậm lại. Qua hình 4.3 cho thấy giá trị độ oxy hóa khử của tất cả các nghiệm thức đều lớn hơn -330 tuy nhiên đều mang giá trị âm chứng tỏ bên trong mẻ ủ xảy ra quá trình khử. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 38 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Thời gian (ngày) 0 -50 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 Redox (mV) -100 -150 -200 -250 -300 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 -350 Hình 4.3 Giá trị độ oxy hóa khử NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Nhìn chung, giá trị redox trong 45 ngày làm thí nghiệm đều âm, đây là yếu tố thuận lợi cho VSV sinh khí mêtan hoạt động. 4.2.4 Độ kiềm Kết quả phân tích độ kiềm nguyên liệu đầu vào của các nghiệm thức dao động trong khoảng 1230 ÷ 2146,67 mg/L CaCO3. Sau 45 ngày ủ yếm khí độ kiềm của các nghiệm thức đều tăng (hình 4.3) dao động trong khoảng từ 1923,33 ÷ 2410 mg/L CaCO3. . Độ kiềm của mẻ ủ thấp ở giai đoạn đầu, sau đó có xu hƣớng tăng dần ở các giai đoạn tiếp theo. Nguyên nhân là do ở giai đoạn đầu quá trình thủy phân và sinh acid trong mẻ ủ yếm khí, do đó ở các thời điểm này độ kiềm thấp. Ở các giai đoạn tiếp theo quá trình thủy phân và sinh acid giảm, quá trình sinh khí mêtan là chủ đạo, độ kiềm tăng lên. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 39 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Đầu vào Đầu ra 3000 2260 2500 2000 mg CaCO3/lít 2050 2410 2320 2237 2147 1923 1850 2000 1500 1230 1000 500 0 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 Nghiệm Thức Hình 4.4 Diễn biến hàm lƣợng độ kiềm của 5 nghiệm thức NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH So với nghiên cứu của Lê Hoàng Việt (2003) trong suốt thời gian thí nghiệm các nghiệm thức đều có độ kiềm dao động trong khoảng phù hợp từ 1000 ÷ 5000 mgCaCO3/L thuận lợi cho quá trình ủ yếm khí. 4.3 KHẢ NĂNG SINH KHÍ CỦA MẺ Ủ 4.3.1 Thể tích khí biogas Đo thể tích khí sinh ra hàng ngày là để đánh giá khả năng sinh khí của từng nghiệm thức, từ đó so sánh đƣợc khả năng sinh khí của những kích thƣớc rơm khác nhau. Thể tích khí đo hàng ngày đƣợc thể hiện ở hình 4.5. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 40 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 14 Thể tích Biogas (Lít) 12 NT1 NT2 NT4 NT5 NT3 10 8 6 4 2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 Thời gian (ngày) Hình 4.5 Thể tích khí Biogas từ ngày 1 đến ngày 45 NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Qua hình 4.5 cho thấy tất cả các nghiệm thức phối trộn đều sinh khí vào ngày đầu của thí nghiệm và đạt đỉnh khí vào ngày thứ 8 của thí nghiệm, NT1 đạt 8,9 lít, NT2 đạt 11,66 lít, NT3 đạt 11,45 lít, NT4 đạt 10,78 lít. Riêng NT5 đến ngày thứ 6 của thí nghiệm mới bắt đầu sinh khí và đỉnh khí đạt vào ngày thứ 11 với 5,52 lít. Đỉnh khí của các nghiệm thức phù hợp với thời gian hoạt động ổn định của mẻ ủ từ 7 đến 14 (Lê Hoàng Việt, 2005). Sau khi đạt lƣợng khí tối đa thì lƣợng khí có xu hƣớng giảm và trở về thể tích khí bình quân. Tuy nhiên hình 4.5 cho thấy vào ngày thứ 34 và 35 của thí nghiệm tất cả các nghiệm thức hình thành một đỉnh khí mới. Nguyên nhân là do hiện tƣợng rơm nổi lên trên (đối với NT1, NT2, NT3, NT4), sự lắng đọng (đối với NT5). Điều này làm cho lớp rơm phía trên bị khô, không tiếp xúc hoàn toàn trong nƣớc mẻ ủ làm cho VSV bị hạn chế tiếp xúc với nguyên liệu. Hiện tƣợng rơm nổi đƣợc khắc phục bằng biện pháp lắc bình nên lƣợng khí tăng đột biến vào ngày sau đó, các ngày tiếp theo lƣợng khí trở về mức bình quân. Các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 có thể tích KSH sinh ra hằng ngày không khác biệt có ý nghĩa ở mức 5% nhƣng khác biệt ý nghĩa với nghiệm thức NT5. Kết quả trên cho thấy kích cỡ không ảnh hƣởng nhiều đến khả năng sinh KSH hằng ngày. Tuy nhiên khi phối trộn rơm với phân heo thì thể tích KSH sinh ra hằng ngày cao hơn so với nghiệm thức sử dụng nguyên liệu ủ 100% PH. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 41 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 4.3.2 Thể tích khí biogas tích dồn Kết quả thí nghiệm cho thấy thể tích các nghiệm thức NT1(177,37 lít), NT2(179,86 lít), NT3(188,31 lít), NT4(186,92 lít) không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê, tuy nhiên khác biệt có ý nghĩa thống kê so với NT5(101,94 lít). NT5(100% PH) sinh khí hằng ngày trể hơn và ít hơn các nghiệm thức còn lại nên thể tích khí tích dồn sẽ thấp hơn. 200 NT1 NT2 NT3 NT4 a a a a Thể tích (Lít) 160 120 NT5 b 80 40 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 Thời gian (ngày) Hình 4.6 Tổng thể tích biogas tích dồn của các nghiệm thức NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Bảng 4.5 Tổng khí tích dồn theo từng giai đoạn thời gian Tỉ lệ phối trộn (% 50 RO + %50 PH) 50% RO (1 Cm) + 50% PH 50% RO (10 Cm) + 50% PH 50% RO (20 Cm) + 50% PH 50% RO (Không cắt) + 50% PH 100% PH 1 – 10 (lít) 53,85±3,60a 55,43±3,00a 56,15±6,03a 59,84±6,42a 15,87±1,6b Giai đoạn (ngày) 11 – 20 21 – 30 (lít) (lít) 45,77±1,89a 27,12±3,83a 46,47±4,54a 26,44±1,66a 49,72±4,30a 26,08±2,77a 48,75±2,74a 29,12±4,56a 38,23±1,97b 25,35±1,85a 31 – 45 (lít) 50,64±2,76ab 51,53±5,89ab 55,65±2,08a 49,22±4,34b 22,48±1,14c Ghi chú: - Số liệu được trình bày ở dạng trung bình ± độ lệch chuẩn - Trong cùng một cột, các giá trị có kí tự chữ cái khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa thống kê (Kiểm định Duncan, mức ý nghĩa 5%.) SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 42 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Kết quả thí nghiệm cho thấy thể tích khí tích dồn của các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 trong 20 ngày đầu tiên là nhƣ nhau và khác biệt không ý nghĩa ở mức 5% (bảng 4.5). Vì các nghiệm thức này có tỷ lệ phối trộn rơm với phân heo là nhƣ nhau, đƣợc cung cấp nguyên liệu nạp cũng nhƣ tất cả các thành phần trong mẻ ủ là nhƣ nhau. Trong giai đoạn này các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 thể tích khí tích dồn cao hơn so với NT5 (100% PH) khác biệt có ý nghĩa ở mức 5%. Giai đoạn từ ngày 21 -30 tất cả các nghiệm thức đều sinh khí tốt và không có sự khác biệt ý nghĩa ở mức 5%. Ở giai đoạn cuối của thí nghiệm từ ngày 31 đến ngày 45 lƣợng khí sinh ra các nghiệm thức có sự biến động nhiều, các nghiệm thức NT1, NT2, NT3 còn duy trì ở mức trên 50 lít, NT4 là 49,22 lít. Riêng NT5 suy giảm mạnh chỉ đạt 22,48 lít và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4. 4.3.3 Thành phần % CH4 của các nghiệm thức Phần trăm CH4 đo đƣợc càng cao thì sản phẩm khí sinh ra có chất lƣợng càng tốt, có thể ứng dụng trong đun nấu và các mục đích khác. Giá trị %CH4 trung bình trong 10 ngày đầu của các NT1, NT2, NT3, NT4, NT5 lần lƣợt là là 48,52%, 50,04%, 49,70%, 50,88%, 47,89%, không có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5%. Thành phần %CH4 trong 10 ngày đầu là thấp nhất vì trong thời gian đầu mật độ VSV sinh khí mêtan còn ít nên tốc độ phân hủy chất hữu cơ để tạo ra khí CH4 chậm, đồng thời các yếu tố ban đầu nhƣ nhiệt độ, pH, Redox chƣa ổn định, thành phần khí sinh ra có nhiều tạp chất khác nhƣ: CO2, H2S,...Kết quả nghiên cứu cho thấy %CH4 giống với nghiên cứu của Nguyễn Võ Châu Ngân (2012) giá trị %CH4 nằm trong khoảng 44,2% đến 56% (nguyên liệu nạp là rơm sau ủ nấm phối trộn với phân heo). 100 Thành phần (%) CH4 90 80 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 70 60 50 40 30 20 10 0 Trung bình 10 ngày đầu Trung bình 10 ngày tiếp theo Trung bình từ ngày 20 Trung bình từ ngày 30 đến ngày 30 đến ngày 45 Thời gian (ngày) Hình 4.7 Thành phần %CH4 từ ngày 1 đến ngày 45 NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 43 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học Bảng 4.6 Thành phần %CH4 trong từng giai đoạn 1 – 10 (% CH4 ) Giai đoạn (ngày) 11 – 20 21 – 30 (% CH4) (% CH4) 31 – 45 (% CH4) 50% RO (1 Cm) + 50% PH 48,52±2,33a 52,97±1,78b 52,38±3,56a 59,23±1,77a 50% RO (10 Cm) + 50% PH 50,04±1,30a 52,76±1,61b 52,12±3,76a 59,91±1,92a 50% RO (20 Cm) + 50% PH 49,70±1,35a 52,67±1,19b 51,19±1,16a 59,84±1,58a 50% RO (Không cắt) + 50% PH 50,88±1,63a 52,85±2,16b 53,54±4,78a 60,09±1,66a 100% PH 47,89±3,23a 55,80±1,93a 55,69±1,35a 53,84±2,45b Tỉ lệ phối trộn (% 50 RO + %50 PH) Ghi chú: - Số liệu được trình bày ở dạng trung bình±độ lệch chuẩn - Trong cùng một cột, các giá trị có kí tự chữ cái khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa thống kê (Kiểm định Duncan, mức ý nghĩa 5%.) Từ ngày 11 đến ngày 20 các nghiệm thức đều bƣớc vào giai đoạn ổn định để sinh khí, các yếu tố nhƣ nhiệt độ, pH, Redox đều nằm trong khoảng thích hợp cho quá trình sinh khí, %CH4 của các nghiệm thức lớn hơn 50%, hoàn toàn có thể sử dụng cho mục đích đun nấu, %CH4 của các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4, NT5 lần lƣợt là: 52,97% ; 52,76%; 52,67%; 52,85%; 55,80%. Các nghiệm thức có phối trộn (NT1, NT2, NT3, NT4) %CH4 không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. Riêng NT5 có %CH4 cao nhất và khác biệt có ý nghĩa với các nghiệm thức còn lại ở mức ý nghĩa 5%. Giai đoạn từ ngày 21 đến ngày 30 thành phần % CH4 của các nghiệm thức vẫn đạt ở mức trên 50%. Các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4, NT5 lần lƣợt có các %CH4 nhƣ sau: 52,38%; 52,12%; 51,19%; 53,54%; 55,69%. Ở giai đoạn này %CH 4 của các nghiệm thức không có sự khác biệt thống kê với mức ý nghĩa 5%. Giai đoạn từ ngày 31 đến ngày 45 %CH4 của các nghiệm thức phối trộn (NT1, NT2, NT3, NT4) đều đạt ở mức cao (>59%), riêng nghiệm thức NT5 có dấu hiệu suy giảm đạt 53,84%. Nguyên nhân là do NT5 các VSV đã phân hủy chuyển hóa phần lớn các chất hữu cơ thành KSH và VSV chuyển sang hoạt động trong giai đoạn hô hấp nội bào, dẫn đến lƣợng khí sinh ra giảm, %CH4 sinh ra giảm. Các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 do nguyên liệu nạp là rơm đƣợc tiền xử lý bằng nƣớc bùn đen phối trộn với phân heo, hàm lƣợng chất hữu cơ còn cao nên thời gian phân hủy kéo dài so với nguyên liệu là phân heo, nên lƣợng khí sinh ra và %CH4 vẫn duy trì. Tóm lại, mặt dù có sự dao động về %CH4 ở từng giai đoạn, từng nghiệm thức nhƣng nhìn chung cả quá trình ủ %CH4 đảm bảo có khả năng cháy tốt (>50%). Các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 chất lƣợng khí có thể sử dụng cho mục đích đun nấu vào ngày thứ năm của mẻ ủ (% CH4 > 49%), nghiệm thức NT5 chất lƣợng khí sử dụng đƣợc từ ngày thứ tám của mẻ ủ (%CH4 >50%). SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 44 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 4.3.4 Thành phần %CO2 và các khí khác Thành phần %CO2 và các khí khác càng nhiều sẽ gây cản trở quá trình cháy ở đầu ra, kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện ở hình sau: 100 %CO2 và các khí khác 90 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Trung bình 10 ngày đầu Trung bình 10 ngày tiếp theo Trung bình từ ngày 20 Trung bình từ ngày 30 đến ngày 30 đến ngày 45 Thời gian (ngày) Hình 4.8 Thành phần %CO2 và các khí khác NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Qua kết quả thí nghiệm cho thấy các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4, thành phần %CO2 và các khí khác có xu hƣớng giảm (hình 4.8). Thành phần %CO2 và các khí khác của NT5 sinh ra không ổn định, ở giai đoạn 10 ngày đầu của thí nghiệm %CO2 của NT5 đạt ở mức cao 78,61%, do NT5 không đƣợc tiền xử lý trƣớc, giai đoạn đầu của quá trình yếm khí là thủy phân các hợp chất hữu cơ cao phân tử và một vài dạng không hoà tan thành những chất hữu cơ đơn giản dễ hoà tan vào nƣớc. Tỷ lệ C/N của phân heo đạt mức thấp (23,959). Các giai đoạn tiếp theo các chất hữu cơ chuyển sang giai đoạn acid hoá và bắt đầu có sự phát triển của các loài VSV sinh khí mêtan. Vì thế nên lƣợng khí CO2 và các khí khác trong giai đoạn đầu chiếm tỷ lệ cao trong tổng KSH sinh ra. Các giai đoạn tiếp theo %CO2 và các khí khác của tất cả các nghiệm thức có xu hƣớng giảm, do các nghiệm thức bƣớc vào giai đoạn ổn định sinh khí. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 45 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 4.3.5 Năng suất sinh khí Năng suất sinh khí của các mẻ ủ đƣợc theo dõi và đo đạc đến ngày thứ 45 hàm lƣợng ODM sử dụng đƣợc xác định dựa vào chênh lệch lƣợng ODMđầu vào và lƣợng ODMđầu ra của mẻ ủ. Năng suất sinh khí KSH đƣợc tính dựa trên 1 kg ODM bị chuyển hóa. Năng suất sinh khí của các nghiệm thức dao động trong khoảng (481,80÷777,50) lít/kgODM, tƣơng đƣơng 0,48÷0,78 m3/kg ODM . 900 b 800 (Lít/ kg ODM) 700 646 c 733 699 b 778 a d 600 482 500 400 300 200 100 0 NT1 NT2 NT3 Nghiệm Thức NT4 NT5 Hình 4.9 Kết quả thể tích KSH sinh ra trên 1kg ODM NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Ghi chú: - Trong cùng một cột, các giá trị có kí tự chữ cái khác nhau thì khác biệt có ý nghĩa thống kê (Kiểm định Duncan, mức ý nghĩa 5%.) Năng suất sinh khí của mẻ ủ phù hợp so với tài liệu của Lê Hoàng Việt (2005), năng suất sinh khí biến thiên theo chế độ nạp, điều kiện môi trƣờng trong mẻ ủ, ƣớc tính có khoảng 0,2÷ 1,11 m3 biogas sinh ra từ 1 kg vật chất khô của nguyên liệu nạp. Dựa vào kết quả năng suất sinh khí cho thấy NT4 [50% RO (không cắt) + 50% PH] có năng suất sinh khí cao nhất (777,50 lít/kgODM) và khác biệt có ý nghĩa thống kê với các nghiệm thức còn lại. NT2, NT3 năng suất sinh khí không có sự khác biệt với nhau. NT1 cho năng suất sinh khí thấp nhất trong các NT có phối trộn với các kích cỡ rơm. Nguyên nhân là do xảy ra hiện tƣợng rơm, nghiệm thức phối trộn có kích thƣớc rơm càng nhỏ nổi càng nhiều làm cản trở sự tiếp xúc của VSV với nguyên liệu nên năng suất sinh khí thấp. NT5 có năng suất sinh khí thấp nhất (481,80 lít/ kgODM), khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% với các nghiệm thức còn lại. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 46 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 4.4 TIỀM NĂNG SỬ DỤNG Bà THẢI SAU MẺ Ủ 4.4.1 TKN (Tổng Nitơ Kendal) Kết quả ở hình 4.10 cho thấy, hàm lƣợng nitơ trƣớc khi ủ của các nghiệm thức tƣơng đối cao, dao động từ 975,0434 ÷ 1076,773 mg/L. Sau 45 ngày ủ hàm lƣợng TKN có trong mẻ ủ giảm biên độ giảm dao động từ 144,13 ÷ 241,21 mg/L. Nguyên nhân hàm lƣợng TKN giảm là do VSV sử dụng đạm hữu cơ để chuyển hóa thành NH3 thoát ra khỏi chất thải có trong mẻ ủ. Hiệu suất xử lý TKN của các nghiệm thức dao động từ 16÷22%. Sau quá trình ủ yếm khí hàm lƣợng TKN trong mẻ ủ có giảm nhƣng rất ít, hàm lƣợng nitơ vẫn còn rất cao, vƣợt từ 38 ÷ 42 lần so với quy chuẩn quốc gia về nƣớc thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT. ngày 0 ngày 45 QCVN 40:2011/BTNMT Cột A 10000 957 TKN ( mgN/L) 1000 786 959 814 941 786 957 755 1077 836 100 20 10 1 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 Nghiệm thức Hình 4.10 Diễn biến hàm lƣợng TKN của 5 nghiệm thức NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH 4.4.2 TP ( Tổng photpho ) Kết quả ở hình 4.11 cho thấy hàm lƣợng photpho trƣớc khi ủ của các nghiệm thức tƣơng đối cao, dao động từ 695,78 ÷ 1077,55 mg/L. Sau 45 ngày ủ hàm lƣợng TP có trong mẻ ủ giảm dao động từ 683,87 ÷ 1004,95 mg/L, NT5 giảm thấp nhất (25 mg/L) nhƣng không chênh lệch nhiều so với các nghiệm thức phối trộn (NT1, NT2, NT3, NT4) giảm từ 65 ÷109 mg/L. Nguyên nhân hàm lƣợng photpho giảm ít là do photpho không bị thất thoát trong quá trình ủ, chỉ có VSV tiêu thụ và phân giải photphat để sinh trƣởng, phát triển, sau đó chết đi, xác VSV phân hủy trả lại photpho cho mẻ ủ. Nguyên nhân TP giảm một phần là do quá trình thu mẫu xảy ra hiện tƣợng lắng cặn nên không thu đƣợc hết lƣợng Photpho trong các NT. Hiệu suất SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 47 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học xử lý TP của NT5 (100% PH) là 2% không chênh lệch nhiều so với các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4. Hiệu suất xử lý TP của các nghiệm thức NT1 NT2 NT3, NT4 dao động trong khoảng từ 7÷ 9%, hiệu suất xử lý TP của các nghiệm thức đều nhỏ hơn 10%. Sau quá trình ủ yếm khí hàm lƣợng TP trong mẻ ủ có giảm nhƣng rất ít, hàm lƣợng tổng photpho vẫn còn rất cao, vƣợt từ 171÷261 lần so với quy chuẩn quốc gia về nƣớc thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT. Đầu vào Đầu ra QCVN 40: 2011/BTNMT Cột A 10000 TP ( mgP/L ) 1078 1000 1155 1104 1005 1007 1097 984 1044 696 684 100 10 4 1 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 Nghiệm thức Hình 4.11 Diễn biến hàm lƣợng photpho của 5 nghiệm thức NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH 4.4.3 COD (Nhu cầu Oxy hóa học) Hình 4.12 cho thấy hàm lƣợng COD đầu vào của mẻ ủ rất cao dao động trong khoảng 16140÷ 29677 (mg/L). Sau thời gian ủ 45 ngày, hàm lƣợng COD giảm mạnh dao động trong khoảng 8197÷ 25186 (mg/L), giảm nhiều nhất là NT4 10778 (mg/L) và thấp nhất là NT2 4491 (mg/L) nhƣng nhìn chung hàm lƣợng COD giảm không chênh lệch nhiều giữa các nghiệm thức. Nguyên nhân hàm lƣợng COD giảm do các giai đoạn thủy phân, acid và mêtan hóa các VSV đã sử dụng phần lớn các chất hữu cơ này để làm nguyên liệu tạo CH4 và CO2. Tuy hàm lƣợng COD của các nghiệm thức có giảm nhƣng vẫn còn cao, vƣợt từ 110÷336 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT cột A. Hiệu suất xử lý COD của các nghiệm thức đều nhỏ hơn 50%. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 48 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học ngày 0 100000 29677 24013 19454 QCVN 40:2011/BTNMT Cột A ngày 45 25186 28902 23831 17268 18142 16140 8197 10000 COD ( mg/L ) 75 1000 100 10 1 NT 1 NT 2 NT 3 NT 4 NT 5 Nghiệm Thức Hình 4.12 Nồng độ COD đầu vào và đầu ra của các nghiệm thức NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 49 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 4.4.4 Tổng Coliform và Fecal Coliform Tổng Coliform và Fecal Coliform là hai nhóm vi sinh vật chỉ thị cho mức độ ô nhiễm bởi nguồn phân. NGÀY 0 500000000 1000000000 100000000 QCVN 40:2011/BTNMT Cột A NGÀY 45 22000000 30000000 13000000 50000000 MPN/100 mL 10000000 1000000 900000 50000 160000 160000 90000 100000 10000 1000 100 10 1 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 Nghiệm Thức Hình 4.13 Tổng coliform đầu vào và đầu ra của 5 nghiệm thức NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Qua kết quả phân tích (hình 4.13) cho thấy tổng Coliform đầu vào của các nghiệm thức dao động trong khoảng 1,3x107 ÷ 5x108 MPN/100mL. Sau giai đoạn thủy phân và acid hóa mẻ ủ đi vào giai đoạn mêtan hóa ổn định, giai đoạn này VSV yếm khí phát triển mạnh, vì có sự cạnh tranh môi trƣờng sống, thức ăn của VSV yếm khí và các loài VSV khác, thời gian tồn lƣu của mẻ ủ, tổng Coliform là VSV hiếu khí và yếm khí tùy nghi nên trong môi trƣờng yếm khí làm cho số tổng Coliform giảm xuống đáng kể ở tất cả các nghiệm thức, dao động trong khoảng 9x104 ÷ 9x105 MPN/100mL. Bên c Tổng Coliform trong các nghiệm thức có giảm nhƣng vẫn còn rất cao, vƣợt từ 17 ÷ 300 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT cột A, để có thể thải trực tiếp ra môi trƣờng. Hiệu suất xử lý tổng Coliform của các nghiệm thức khá cao trên 90%. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 50 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học NGÀY 0 10000000 MPN/100mL 1000000 QCVN 39:2011/BTNMT Cột A NGÀY 45 1100000 1400000 900000 170000 140000 100000 10000 17000 1700 1700 1400 2700 1000 100 10 1 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 Nghiệm Thức Hình 4.14 Fecal coliform đầu vào và đầu ra của 5 nghiệm thức NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH Qua kết quả hình 4.14 cho thấy Fecal Coliform đầu vào của các nghiệm thức dao động trong khoảng 1,4x105 ÷ 1,4x106 MPN/100mL. Sau giai đoạn thủy phân và acid hóa mẻ ủ đi vào giai đoạn mêtan hóa ổn định, giai đoạn này VSV yếm khí phát triển mạnh, vì có sự cạnh tranh môi trƣờng sống của VSV yếm khí và các loài VSV khác làm cho số Fecal coliform giảm xuống đáng kể ở tất cả các nghiệm thức, dao động trong khoảng 1,4x103 ÷ 1,7x104 MPN/100mL. Fecal Coliform trong các nghiệm thức có giảm nhƣng vẫn còn rất cao, vƣợt từ 7 ÷ 85 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT cột A. Hiệu suất xử lý Fecal Coliform của các nghiệm thức khá cao trên 90%. SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 51 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học 4.4.5 Tổng VSV yếm khí Qua kết quả hình 4.15 cho thấy tổng VSV yếm khí đầu vào của các nghiệm thức dao động trong khoảng 1,3x103 ÷ 9x104 MPN/100mL. Sau 45 ngày ủ số lƣợng tổng VSV yếm khí tăng đáng kể ở tất cả các nghiệm thức, với số lƣợng dao động trong khoảng 5x104 ÷ 3x105 MPN 100mL. Trong đó cao nhất là NT1 3x105 MPN/100mL kế đến là NT2 8x104 MPN/100mL và các NT3, NT4, NT5 có giá trị 5x104 MPN/100mL cho thấy kích cỡ càng lớn thì lƣợng VSV tăng càng ít và ngƣợc lại. Sau giai đoạn thủy phân và acid hóa mẻ ủ đi vào giai đoạn mêtan hóa ổn định, VSV yếm khí phát triển mạnh hơn về số lƣợng của các cấu trúc trong tế bào, lƣợng các chất hữu cơ có trong các nghiệm thức vẫn còn đủ để VSV sử dụng nên lƣợng VSV yếm khí trong 5 nghiệm thức vẫn tăng mạnh ở giai đoạn cuối mẻ ủ. NGÀY 0 NGÀY 45 1000000 100000 300000 80000 50000 50000 50000 MPN/100ml 9000 10000 1700 2400 3000 1300 1000 100 10 1 NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 Nghiệm Thức Hình 4.15 Tổng VSV yếm khí trong 5 nghiệm thức NT1 50% RO(1 Cm) + 50% PH NT4 50% RO(không cắt) + 50% PH NT2 50% RO(10 Cm) + 50% PH NT5 100% PH NT3 50% RO(20 Cm) + 50% PH SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 52 Luận Văn Tốt Nghiệp Đại Học CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Trong các nghiệm thức NT1, NT2, NT3, NT4 tổng khí tích dồn là nhƣ nhau, tuy nhiên năng suất sinh khí có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với nhau, NT4 cho năng suất sinh khí cao nhất khác biệt với các nghiệm thức còn lại, NT2 và NT3 năng suất sinh khí không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê, NT1 có năng suất sinh khí thấp nhất trong 4 nghiệm thức có phối trộn. Trong bốn kích cở rơm sử dụng để phối trộn với phân heo kết quả cho thấy rơm không cắt cho năng suất sinh khí tốt nhất và khác biệt ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại. Thành phần % khí CH4 giữa các nghiệm thức không chênh lệch nhau, trong suốt 45 ngày làm thí nghiệm %CH4 trung bình đều đạt trên 45% . Từ ngày thứ năm của mẻ ủ chất lƣợng khí của các nghiệm thức có phối trộn có thể sử dụng đƣợc cho mục đích đun nấu (%CH4> 49%). Thời điểm sinh khí tối ƣu của tất cả các nghiệm thức từ ngày thứ 8 đến 11 của mẻ ủ. Các chỉ tiêu về chất lƣợng nƣớc thải đầu ra (TP, TN, COD) giảm sau 45 ngày làm thí nghiệm. Tuy nhiên chỉ tiêu này vẫn còn cao hơn nhiều lần so với quy định trong quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT) Tổng Coliform và fecal coliform giảm sau 45 ngày làm thí nghiệm, VSV yếm khí tăng đến ngày thứ 45. 5.2 KIẾN NGHỊ Nếu có thêm điều kiện nghiên cứu thì trƣớc khi bố trí thí nghiệm cần cố định rơm trong bình ủ để tránh đƣợc hiện tƣợng rơm nổi. Nghiên cứu và thiết kế hệ thống khuấy đảo cho mô hình thí nghiệm để kiểm soát chặt chẽ đƣợc yếu tố khuấy trộn nguyên liệu. Với những kích thƣớc rơm đã nghiên cứu chƣa thấy rõ ảnh hƣởng của kích thƣớc lên khả năng sinh khí sinh học, vì vậy nếu có các nghiên cứu tiếp theo thì so sánh thêm nhiều loại kích thƣớc khác ở các thể tích ủ khác nhau. Nghiên cứu ảnh hƣởng của kích thƣớc lên khả năng sinh KSH bằng nhiều loại vật liệu khác nhau, ví dụ nhƣ cỏ vƣờn, bắp… SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn Thành Long 1100903 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2012. Báo cáo kết quả thực hiện kế hoạch 10 tháng năm 2012 ngành nông nghiệp và phát triển nông thôn. Bùi Quang Huy, 2012. ĐBSCL năm 2011 vƣợt qua thách thức, sản xuất và xuất khẩu hàng nông sản lớn nhất nƣớc. Truy cập tại trang web http://www.baoanhdat mui.vn/vcms/html/news_detail.php?nid=15351, ngày 29/10/2012. Đặng Thị Thanh Bình, Hồ Lê Thủy Tiên, La Thị Thái Hà, Nguyễn Thị Ngọc Bích, Nguyễn Thị Hồng Vân, 2012. Sử dụng rơm làm nguyên liệu cho công nghiệp giấy theo phƣơng pháp hóa-cơ kết hợp tách lignin. Báo cáo Hội nghị Khoa học và Công nghệ lần 9. Khoa Công Nghệ Hóa Học, Đại Học Bách Khoa, Tp. Hồ Chí Minh,Việt Nam. Đinh Văn Cải, 2002. Sử dụng phụ phẩm nông nghiệp trong chăn nuôi trâu bò. Trích từ trang web http://www.vcn.vnn.vn/PrintPreview.aspx?ID=4610 ngày 20/7/2013. Lâm Minh Triết, Lê Hoàng Việt, 2009. Vi sinh vật nƣớc và nƣớc thải. Nhà xuất bản Xây dựng. Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013. Giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn. Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ, trang 258 - 302. Lê Hoàng Việt, 2003. Giáo trình phƣơng pháp xử lý nƣớc thải. Đại học Cần Thơ. Lê Hoàng Việt, 2005. Giáo trình quản lý và tái sử dụng chất thải hữu cơ. Trƣờng Đại học Cần Thơ, trang 55 - 79. Lê Nguyễn Băng Châu, 2011. Đánh giá khả năng sinh khí biogas từ hỗn hợp bùn thải ao nuôi cá Tra (Pangasianodon hypophthalmas) và rơm sau ủ nấm. Luận án thạc sĩ khoa học môi trƣờng, trƣờng Đại học Cần Thơ. Lƣơng Đức Phẩm, 2002. Công nghệ xử lý chất thải bằng biện pháp sinh học. NXB Giáo Dục. Hà Nội, trang 499 - 523. Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997. Sản xuất khí đốt (biogas) bằng kỹ thuật lên men kỵ khí. Trang 11, 37- 67. Ngô Thị Thanh Trúc, 2005. Đánh giá tác động kinh tế - môi trƣờng của tập quán đốt rơm ở Đồng bằng sông Cửu Long. Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trƣờng, trƣờng Đại học Cần Thơ. Cần Thơ. Nguyễn Bảo Vệ, 2010. Những yếu tố có ảnh hƣởng đến tính bền vững của sản xuất lúa ba vụ ở ĐBSCL. Trích từ trang web 54 http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:GEFUYokqNpAJ:ang iang.gov.vn/wps/wcm/connect/2c7dd38046ba6838831483e101318301/200906 6.doc%3FMOD%3DAJPERES+&cd=1&hl=vi&ct=clnk&gl=vn, truy cập ngày 25/10/2013. Nguyễn Bảo Vệ, Ngô Ngọc Hƣng, Nguyễn Thành Hối, Phạm Đức Trí và Nguyễn Văn Nhiều Em, 2002. Ảnh hƣởng của độ phì nhiêu đất và kỹ thuật canh tác đối với sinh trƣởng và năng suất lúa Hè Thu ở Đồng bằng sông Cửu Long, Tạp chí Khoa Học Đất số 16/2006, tr. 76-83. Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003. Công nghệ sinh học môi trƣờng. Tập 2. Xử lý chất thải hữu cơ. Nhà xuất bản Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, trang 31, 32, 142 - 183. Nguyễn Dƣợc, 2011. Rơm, rạ và môi trƣờng. Trích từ trang web http://vi.mushclubvn.com/node/1687, truy cập ngày 28/11/2013. Nguyễn Duy Thiện, 2001. Công trình năng lƣợng khí sinh học Biogas. NXB Xây Dựng Hà Nội. 206 trang Nguyễn Hữu Phong, 2009. Khảo sát khả năng sinh khí metan từ phân heo – lục bình và phân heo – rơm sau ủ nấm. Kết quả nghiên cứu khoa học dự án VIE/020 – Bèo lục bình: 29 – 48. Nguyễn Lân Dũng, 2011. Nông dân đốt rơm rạ sau thu hoạch: thiếu hiểu biết và lãng phí lớn. Truy cập tại trang web http://baohaiphong.com.vn/channel/4905 /201107/Nong-dan-dot-rom-ra-sau-thu-hoach-Thieu-hieu-biet-va-lang-phi-lon2060355/. Truy cập ngày 09/08/2013. Nguyễn Mậu Dũng, 2012. Ƣớc tính lƣợng khí thải từ đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng ở vùng đồng bằng Sông Hồng. Tạp chí khoa học và phát triển 2012. Tập 10. Số 1: 190-198. Trƣờng đại học Nông nghiệp Hà Nội. Nguyễn Ngọc Đệ, 2008. Giáo trình cây lúa. Viện nghiên cứu phát triển ĐBSCL, trƣờng Đại học Cần Thơ, trang 21 - 38. Nguyễn Phạm Hồng Vân, 2012. Nghiên cứu sự phát thải của các khí nhà kính trong quá trình đốt rơm. Luận văn thạc sĩ khoa học môi trƣờng. Trƣờng Đại học Cần Thơ. Cần Thơ. Nguyễn Phƣớc Lợi, Trần Thị Thái Lai, 2013. So sánh khả năng sinh khí của mẻ ủ yếm khí kết hợp phân heo với rơm đƣợc tiền xử lý khác nhau. Luận văn tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật Môi trƣờng. Đại học Cần Thơ. 55 Nguyễn Phƣớc Tuyên, 2012. Nhìn lại sản xuất lúa, bắp và đậu nành trên thế giới và triển vọng năm 2012. Trích từ trang web http://www.dasco.vn/chitiettintuc.php?cat=2&id=160 . Truy cập ngày 20/8/2013 Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng, 2010. Công nghệ khí sinh học chuyên khảo. Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, từ trang 33 - 90. Nguyễn Quang Khải, 2001. Công nghệ khí sinh học. NXB Lao động - Xã Hội. Trang 5 - 22. Nguyễn Quang Khải, 2006. Những vấn đề phát triển năng lƣợng sinh khối của Việt Nam. Báo cáo tại hội thảo phát triển năng lƣợng bền vững ở Việt Nam. Trích từ trang web http://www.docstoc.com/docs/22163641. Ngày truy cập 20/10/2013. Nguyễn Quang Khải, 2009. Thiết bị khí sinh học KT1 và KT2. NXB khoa học tự nhiên và công nghệ. Trích từ trang web http://www.ketcau.com/forum/ showthread.php?t=7201. Truy cập ngày 20/10/2013. Nguyễn Tuấn Thanh, Trần Thanh Thái, 2012. Khảo sát lƣợng rơm rạ sau thu hoạch và các biện pháp sử dụng rơm rạ ở một số tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long. Luận văn tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật Môi trƣờng. Đại học Cần Thơ. Nguyễn Văn Thu, 2010. Kết quả bƣớc đầu khảo sát sử dụng các loại thực vật để sản xuất khí sinh học (biogas). Kỷ yếu khoa học: Khép kín các quá trình tuần hoàn dinh dƣỡng về chất cơ bản vô hại đến vệ sinh từ các hệ thống thủy lợi phi tập trung ở đồng bằng sông Mêkông (SANSED II). Nhà xuất bản Đại Học Cần Thơ (tháng 1/2010): 88 - 92. Nguyễn Võ Châu Ngân, Nguyễn Trƣờng Thành, Nguyễn Hữu Lộc, Nguyễn Trí Ngƣơn, Lê Ngọc Phúc và Nguyễn Trƣơng Nhật Tân, 2012. Khả năng sử dụng lục bình và rơm là nguyên liệu nạp bổ sung cho hầm ủ biogas. Tạp chí khoa học 2012. Số 22a: 213 - 221, trƣờng Đại học Cần Thơ. Cần Thơ. Phạm Hồ Hải, Nguyễn Thị Mùi và Lê Hà Châu, 2008. Chế biến bảo quản rơm bằng phƣơng pháp (bánh/kiện) để sử dụng nuôi bò thịt tại đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí khoa học công nghệ chăn nuôi. Số 15 Phạm Tấn Tùng, 2011. Bƣớc đầu nghiên cứu sử dụng phân heo và lục bình để tạo khí sinh học và sản xuất điện từ hầm ủ 50m3 tại trại chăn nuôi thực nghiệm Hòa An. Luận án Thạc sĩ, Khoa Nông Nghiệp - Đại Học Cần Thơ. Cần Thơ. Tổng Cục Thống kê, 2012. Niên giám Thống kê 2011. NXB Thống kê. Tổng Cục Thống kê, 2013. Niên giám Thống kê 2012. NXB Thống kê. 56 Trần Đại Lợi, Tô Trọng Khang, 2013. So sánh ảnh hƣởng của các kích thƣớc rơm khi phối trộn với phân heo lên khả năng sinh khí biogas. Luận văn tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật Môi trƣờng. Đại học Cần Thơ. Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 1999. Giáo trình công nghệ xử lý nƣớc thải. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội. Trần Thị Mil, 2010. Hiệu quả của phân hữu cơ và xử lý rơm rạ trong cải thiện năng suất lúa tại huyện Châu Thành A, tỉnh Hậu Giang. Luận văn thạc sĩ khoa học Nông nghiệp. Chuyên ngành trồng trọt. Trƣờng Đại học Cần Thơ. Cần Thơ. Trần Văn Ba, 2012. Biến rơm thành nhiên liệu. Trích từ trang web http://www.hoinongdanqnam.org.vn/index.php/truyn-hinh-sc-khe-i-sng/khoahc-cong-ngh/1657-bin-rm-thanh-nhien-liu, truy cặp ngày 20/10/2013. Trƣơng Thanh Cảnh, 2010. Kiểm soát ô nhiễm môi trƣờng và sử dụng kinh tế chất thải trong chăn nuôi, NXB khoa học và kỹ thuật, 276 trang. Tài liệu tiếng Anh Chongrak Polprasert, 1989. Organic Waste Recycling: technology and management. Eder, B., and Schulz, H., 2007. Biogas-Praxis: Grundlagen, Planung, Anlagenbau, Beispiele, Wirtschaftlichkeit: Ökobuch Magnum. Michael H. Gerardi, 2003. The Microbiology of Anaerobic Digesters.Wiley Interscience.John Wiley & Sons, Inc. 94 - 129. Fabien Monnet, 2003. An Introduction Anaerobic Degestion of Organic Wastes, Remade Scotland. Jürgen Wiese & Ralf König, 2007. Monitoring of digesters in biogas plants. Laboratory analysis and process analysis biogas plant monitoring. Kadlec, Robert, 1999. Chemical, physical and biological cycles in treatment wetlands, Wetland Management Services, 6995 Westbourne, Chelsea, MI 48118, USA, 33 - 44. Kumar, Sarina Ergas, Xin Yuan, Ashish Sahu, Qiong Zhang, Jo Dewulf, F. Xavier Malcata and Herman van Langenhove, 2009. Enhanced CO2 fixation and biofuel production via microalgae: recent developments and future directions. D.Lin, 1998. The development and prospective of bioenergy technology in China, Energy Research Institute, Chinese Academy of Science & State Planning Commission, Zhansimen, Shahe, Beijing 102206, 181 - 186. 57 Mahvi, A.H., A. Maleki & A. Eslami, 2004. Potential of rice husk and rice husk ash for phenol removal in aqueous systems. American Journal of Applied Sciences 1(4): 321 - 326. Mahanta P., U.K.Saha, A. Dewan, P.Kalita and B.Buragohain, 2005. Biogas Disgester : A Discussion on Factors Affecting Biogas Production and Field Investigation of a Novel Duplex Digester, Department of Mechanical Engineering and Center for Energy, Indian Institute of Technology Guwahati781 039, India. Nguyen Vo Chau Ngan, 2012. Promotion of biogas plant in the Mekong Delta of Vietnam. Luận án Tiến sĩ, Đại học Kỹ thuật Braunschweig, CHLB Đức. Pery L. McCarty, 1964. Anaerobi Waste Treatment Fundamentals. Tanford University. RISE-AT, 1998. Review of Current Status of Anaerobic Digestion technology for Treatment of Municipal Solid Waste. Regional Technology.Institute of Uri Marchaim, 1992. Short historical background on anaerobic digestion. Biogas processes for sustainable development. M-09 ISBN 92-5-103126-6, Migal Galilee Technological Centre Kiryat Shmona, Israel, Page 18-21. Truy cập tại trang web: http://www.wcasfmra.org/biogas_docs/www_fao_ org_docrep.pdf. Thời gian truy cập : 23/8/2013 Yenvich and Logan, 2002. An Assessment of Biofuel Use and Burning of Agricultural Waste in the Developing World. Trích từ trang web http://wwwas.harvard.edu/chemistry/troy/pulication/yevich2002.pdf accessed on 21/10/2013. 58 PHỤ LỤC 1 KẾT QUẢ THỐNG KÊ KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH NHIỆT ĐỘ GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 1 ĐẾN NGÀY 10 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 29.2400 .45056 28.70 29.60 2 5 29.2000 .59582 28.50 29.70 3 5 29.1600 .66182 28.50 30.20 4 5 29.2600 .56391 28.60 29.80 5 5 28.6800 .22804 28.40 28.90 Total 25 29.1080 .52593 28.40 30.20 ANOVA Sum of Squares df Mean Square Between Groups 1.174 4 .294 Within Groups 5.464 20 .273 Total 6.638 24 F Sig. 1.075 .395 Duncan Subset for alpha = .05 Nghiệm Thức N 1 5 5 28.6800 3 5 29.1600 2 5 29.2000 1 5 29.2400 4 5 29.2600 Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .129 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH NHIỆT ĐỘ GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 11 ĐẾN NGÀY 20 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 28.7000 .33166 28.30 29.00 2 5 28.6600 .48785 28.10 29.20 3 5 28.6600 .37815 28.30 29.20 4 5 28.7800 .32711 28.30 29.10 5 5 28.0000 .07071 27.90 28.10 Total 25 28.5600 .42915 27.90 29.20 ANOVA Sum of Squares df Mean Square Between Groups 2.008 4 .502 Within Groups 2.412 20 .121 Total 4.420 24 F Sig. 4.163 .013 Duncan Subset for alpha = .05 Nghiệm Thức N 1 5 5 28.0000 2 5 28.6600 3 5 28.6600 1 5 28.7000 4 5 28.7800 Sig. 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. 2 .623 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH NHIỆT ĐỘ GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 21 ĐẾN NGÀY 30 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 27.4000 .20000 27.20 27.70 2 5 27.3800 .22804 27.10 27.60 3 5 27.3200 .19235 27.00 27.50 4 5 27.3800 .21679 27.10 27.60 5 5 26.9000 .00000 26.90 26.90 Total 25 27.2760 .25865 26.90 27.70 ANOVA Sum of Squares df Mean Square Between Groups .902 4 .225 Within Groups .704 20 .035 1.606 24 Total F Sig. 6.403 Duncan Nghiệm Thức Subset for alpha = .05 N 1 2 5 5 3 5 27.3200 2 5 27.3800 4 5 27.3800 1 5 27.4000 Sig. 26.9000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .545 .002 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH NHIỆT ĐỘ GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 31 ĐẾN NGÀY 45 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 27.2800 .16432 27.10 27.50 2 5 27.2600 .25100 27.00 27.50 3 5 27.1400 .23022 26.90 27.50 4 5 27.2800 .25884 27.00 27.50 5 5 26.6200 .08367 26.50 26.70 Total 25 27.1160 .32104 26.50 27.50 ANOVA Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square 1.606 4 .401 .868 20 .043 2.474 24 F Sig. 9.249 .000 Duncan Subset for alpha = .05 Nghiệm Thức N 1 5 5 26.6200 3 5 27.1400 2 5 27.2600 1 5 27.2800 4 5 27.2800 Sig. 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. 2 .342 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH pH GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 1 ĐẾN NGÀY 10 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 6.3300 .04000 6.28 6.38 2 5 6.3900 .05874 6.32 6.45 3 5 6.3620 .08258 6.26 6.46 4 5 6.3640 .07092 6.30 6.47 5 5 6.7580 .05070 6.71 6.82 Total 25 6.4408 .17270 6.26 6.82 ANOVA Sum of Squares df Mean Square F Between Groups .638 4 .159 Within Groups .078 20 .004 Total .716 24 Sig. 40.954 .000 Duncan Nghiệm Thức N Subset for alpha = .05 1 1 5 6.3300 3 5 6.3620 4 5 6.3640 2 5 6.3900 5 5 Sig. 2 6.7580 .178 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. 1.000 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH pH GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 11 ĐẾN NGÀY 20 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 6.6340 .06914 6.54 6.72 2 5 6.5460 .04393 6.48 6.59 3 5 6.5860 .04450 6.54 6.66 4 5 6.5540 .03578 6.51 6.60 5 5 6.6740 .03130 6.64 6.72 Total 25 6.5988 .06553 6.48 6.72 ANOVA Sum of Squares df Mean Square Between Groups .059 4 .015 Within Groups .044 20 .002 Total .103 24 F Sig. 6.765 .001 Duncan Nghiệm Thức Subset for alpha = .05 N 1 2 5 6.5460 4 5 6.5540 3 5 6.5860 1 5 5 5 Sig. 2 3 6.5860 6.6340 6.6340 6.6740 .215 .121 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .192 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH pH GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 21 ĐẾN NGÀY 30 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 6.7400 .06595 6.64 6.80 2 5 6.7020 .06535 6.64 6.79 3 5 6.7280 .17108 6.45 6.88 4 5 6.7160 .05857 6.66 6.81 5 5 6.6860 .01140 6.67 6.70 Total 25 6.7144 .08535 6.45 6.88 ANOVA Between Groups Within Groups Total Sum of Squares .009 .166 .175 df 4 20 24 Mean Square .002 .008 F .272 Sig. .893 Duncan Subset for alpha = .05 Nghiệm Thức N 1 5 5 6.6860 2 5 6.7020 4 5 6.7160 3 5 6.7280 1 5 6.7400 Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .410 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH pH GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 31 ĐẾN NGÀY 45 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 6.8160 .09555 6.68 6.91 2 5 6.8560 .06656 6.79 6.94 3 5 6.8040 .08961 6.69 6.90 4 5 6.8360 .07603 6.74 6.91 5 5 6.7600 .03000 6.73 6.80 Total 25 6.8144 .07622 6.68 6.94 F Sig. ANOVA Sum of Squares df Mean Square Between Groups .026 4 .007 Within Groups .113 20 .006 Total .139 24 1.164 Duncan Subset for alpha = .05 Nghiệm Thức N 1 5 5 6.7600 3 5 6.8040 1 5 6.8160 4 5 6.8360 2 5 6.8560 Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .083 .356 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH TỔNG KHÍ TÍCH DỒN GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 1 ĐẾN NGÀY 10 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 53.8480 3.59701 50.84 59.40 2 5 55.4300 3.00877 51.44 58.52 3 5 56.1540 6.02950 49.12 64.10 4 5 59.8400 6.42109 51.29 68.69 5 5 15.8740 1.63058 14.06 18.34 Total 25 48.2292 17.13721 14.06 68.69 F Sig. ANOVA Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square 6639.473 4 1659.868 408.941 20 20.447 7048.413 24 81.179 .000 Duncan Nghiệm Thức N Subset for alpha = .05 1 2 5 5 1 5 53.8480 2 5 55.4300 3 5 56.1540 4 5 59.8400 Sig. 15.8740 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .067 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH TỔNG KHÍ TÍCH DỒN GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 11 ĐẾN NGÀY 20 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 45.7660 1.88018 43.70 48.25 2 5 46.4700 4.53539 41.23 51.55 3 5 49.7200 4.30031 43.59 54.84 4 5 48.7460 2.74298 46.03 53.12 5 5 38.2320 1.97117 36.86 41.65 Total 25 45.7868 5.10259 36.86 54.84 F Sig. ANOVA Sum of Squares df Mean Square Between Groups 408.846 4 102.211 Within Groups 216.028 20 10.801 Total 624.873 24 9.463 .000 Duncan Nghiệm Thức N Subset for alpha = .05 1 2 5 5 1 5 45.7660 2 5 46.4700 4 5 48.7460 3 5 49.7200 Sig. 38.2320 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .095 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH TỔNG KHÍ TÍCH DỒN GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 21 ĐẾN NGÀY 30 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 27.1180 3.83212 22.66 32.57 2 5 26.4360 1.66166 24.84 28.27 3 5 26.0800 2.76716 24.61 31.02 4 5 29.1220 4.56234 25.34 37.03 5 5 25.3520 1.85422 22.27 26.65 Total 25 26.8216 3.15315 22.27 37.03 F Sig. ANOVA Sum of Squares Between Groups df Mean Square 41.190 4 10.298 Within Groups 197.426 20 9.871 Total 238.616 24 1.043 Duncan Nghiệm Thức Subset for alpha = .05 N 1 5 5 25.3520 3 5 26.0800 2 5 26.4360 1 5 27.1180 4 5 29.1220 Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .102 .410 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH TỔNG KHÍ TÍCH DỒN GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIANTỪ NGÀY 31 ĐẾN NGÀY 45 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 50.6420 2.76389 47.30 53.97 2 5 51.5300 5.88548 41.15 55.17 3 5 55.6480 2.08364 52.63 57.81 4 5 49.2160 4.34291 41.58 52.27 5 5 22.4860 1.13874 21.63 24.47 Total 25 45.9044 12.59828 21.63 57.81 ANOVA Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square F 3542.091 4 885.523 267.108 20 13.355 3809.199 24 Sig. 66.304 .000 Duncan Nghiệm Thức N Subset for alpha = .05 1 2 3 5 5 4 5 49.2160 1 5 50.6420 50.6420 2 5 51.5300 51.5300 3 5 Sig. 22.4860 1.000 .356 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. 55.6480 .052 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH %CH4 GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 1 ĐẾN NGÀY 10 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 48.5203 2.32861 45.39 50.53 2 5 50.0378 1.30486 48.18 51.58 3 5 49.7005 1.34942 47.52 51.08 4 5 50.8786 1.63233 49.25 52.74 5 5 47.8900 3.23089 44.03 51.93 Total 25 49.4054 2.20683 44.03 52.74 ANOVA Sum of Squares df Mean Square F Between Groups 28.686 4 7.171 Within Groups 88.196 20 4.410 116.882 24 Total Sig. 1.626 Duncan Subset for alpha = .05 Nghiệm Thức N 1 5 5 47.8900 1 5 48.5203 3 5 49.7005 2 5 50.0378 4 5 50.8786 Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .055 .207 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH %CH4 GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 11 ĐẾN NGÀY 20 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 52.9740 1.77587 50.62 55.02 2 5 52.7610 1.60651 50.95 55.08 3 5 52.6700 .19118 52.37 52.84 4 5 52.8462 2.15875 51.12 55.65 5 5 55.8014 1.93222 52.48 57.13 Total 25 53.4105 1.96467 50.62 57.13 ANOVA Sum of Squares df Mean Square Between Groups 35.979 4 8.995 Within Groups 56.659 20 2.833 Total 92.638 24 F Sig. 3.175 Duncan Nghiệm Thức Subset for alpha = .05 N 1 3 5 52.6700 2 5 52.7610 4 5 52.8462 1 5 52.9740 5 5 Sig. 2 55.8014 .797 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. 1.000 .036 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH %CH4 GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 21 ĐẾN NGÀY 30 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 52.3780 3.56278 46.61 55.81 2 5 52.1222 3.76244 49.34 58.49 3 5 51.1891 1.15514 50.09 52.97 4 5 53.5425 4.77506 48.81 59.81 5 5 55.6851 1.35305 54.17 57.48 Total 25 52.9834 3.36006 46.61 59.81 F Sig. ANOVA Sum of Squares Between Groups df Mean Square 59.697 4 14.924 Within Groups 211.262 20 10.563 Total 270.960 24 1.413 Duncan Subset for alpha = .05 Nghiệm Thức N 1 3 5 51.1891 2 5 52.1222 1 5 52.3780 4 5 53.5425 5 5 55.6851 Sig. Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .062 .266 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH %CH4 GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG THỜI GIAN TỪ NGÀY 31 ĐẾN NGÀY 45 CỦA MẺ Ủ Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 59.2347 1.77463 56.53 60.94 2 5 59.9064 1.91683 57.48 62.21 3 5 59.8424 1.57530 58.11 62.29 4 5 60.0923 1.65541 58.62 62.88 5 5 53.8351 2.45381 51.59 56.73 Total 25 58.5822 2.99429 51.59 62.88 F Sig. ANOVA Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square 142.912 4 35.728 72.267 20 3.613 215.179 24 9.888 Duncan Subset for alpha = .05 Nghiệm Thức N 1 2 5 5 1 5 59.2347 3 5 59.8424 2 5 59.9064 4 5 60.0923 Sig. 53.8351 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .522 .000 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DUNCAN CỦA PHẦN MỀM SPSS SO SÁNH NĂNG SUẤT SINH KHÍ GIỮA CÁC NGHIỆM THỨC TRONG 45 NGÀY Descriptives Nghiệm Thức N Mean Std. Deviation Minimum Maximum 1 5 645.8886 32.31591 611.23 697.14 2 5 732.8810 23.69347 702.53 757.51 3 5 698.6652 42.16665 651.27 753.18 4 5 777.5050 32.38629 736.83 817.10 5 5 481.7954 21.77693 461.77 514.57 Total 25 667.3470 108.22971 461.77 817.10 F Sig. ANOVA Sum of Squares Between Groups Mean Square 261500.756 4 65375.189 19627.324 20 981.366 281128.080 24 Within Groups Total df 66.617 .000 Duncan Nghiệm Thức Subset for alpha = .05 N 1 2 3 5 5 1 5 3 5 698.6652 2 5 732.8810 4 5 Sig. 4 481.7954 645.8886 777.5050 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed. a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000. .100 1.000 PHỤ LỤC 2 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG THÍ NGHIỆM Hình 1 Chuẩn bị nguyên liệu phân heo và rơm Hình 2 Rơm nguyên liệu sử dụng trong thí nghiệm Hình 3 Chuẩn bị nƣớc bùn đen để tiền xử lý Hình 4 Chuẩn bị nƣớc sau túi ủ biogas và dụng cụ thí nghiệm Hình 5 Tiền xử lý rơm trong 5 ngày Hình 6 Các nghiệm thức trong quá trình ủ Hình 7 Đo đạt các thông số kiểm soát hằng ngày Hình 8 Rơm nổi trong mẻ ủ và lắc bình để khắc phục Hình 9 Thu mẫu hỗn hợp mẻ ủ ngày 45 Hình 10 Phân tích tại phòng thí nghiệm [...]... hiệu quả sinh khí tốt Xuất phát từ thực tế trên, đề tài Đánh giá ảnh hƣởng các kích cỡ của rơm phối trộn với phân heo lên khả năng sinh khí sinh học đƣợc thực hiện 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Tận dụng nguồn sinh khối rơm thải ở ĐBSCL để sản xuất khí sinh học có phối trộn với phân heo 1.2.2 Mục tiêu cụ thể Xác định tổng khí, thành phần (%) khí CH4 , năng suất sinh khí của các nghiệm... bay hơi của quá trình lên men yếm khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp 2.3.2 Thành phần khí sinh học KSH là một hỗn hợp của nhiều chất khí, với tỷ lệ và thành phần của các chất khí có trong hỗn hợp tùy thuộc vào loại nguyên liệu và các điều kiện của quá trình phân hủy nhƣ nhiệt độ, pH, hàm lƣợng nƣớc Thành phần này cũng tùy thuộc cả vào các giai đoạn diễn biến của quá trình phân hủy sinh học (Nguyễn... KHÍ SINH HỌC 2.3.1 Khí sinh học Quá trình phân hủy xảy ra trong môi trƣờng không có oxy đƣợc gọi là quá trình phân hủy yếm khí Sản phẩm khí thu đƣợc là một hỗn hợp khí chủ yếu gồm khí mêtan (CH4) và khí carbonic (CO2) Hỗn hợp khí này đƣợc gọi là KSH Vì vậy quá trình phân hủy yếm khí còn đƣợc gọi là quá trình lên men KSH hoặc lên men sinh khí mêtan (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lƣợng, 2010) Theo... 2.3.4 Năng suất sinh khí KSH của các nguyên liệu Hàm lƣợng chất khô của các loại phân tƣơi vào khoảng 20%, còn lại là nƣớc Các loại phân thƣờng giàu nitơ, năng suất sinh khí của các loại phân tính theo vật chất khô nằm trong khoảng từ 0,2 ÷ 1,11 m3/kg và hàm lƣợng mêtan của KSH sản xuất từ phân chiếm khoảng 57 ÷ 69% (Lê Hoàng Việt, 2005) Nguyên liệu để sản xuất KSH là các chất hữu cơ Vì các chất hữu cơ... hình cầu (Methanoccocus, Methanosarcina) 2.3.7 Các yếu tố môi trƣờng ảnh hƣởng đến quá trình lên men yếm khí a) Ảnh hưởng kích cỡ Theo Lê Hoàng Việt (2005) về nguyên lý kích thƣớc của nguyên liệu nạp càng nhỏ càng thích hợp cho quá trình phân hủy Kích cỡ nguyên liệu càng nhỏ thì hiệu suất của quá trình sinh khí sẽ tăng lên và nguyên liệu dễ bị phân hủy bởi các hệ VSV SVTH : Trương Ngọc Diệp 1100874 Nguyễn... dƣỡng trong rơm, tránh ô nhiễm môi trƣờng và tạo ra đƣợc nguồn phân bón hữu cơ có giá trị Theo Trần Thị Mil (2010), sử dụng phân hữu cơ, phân vi sinh hợp lý và sử dụng các chế phẩm sinh học sẽ làm tăng năng suất cây trồng và đảm bảo vệ sinh thực phẩm, nâng cao chất lƣợng và khả năng cạnh tranh của nông sản Vai trò của phân hữu cơ vi sinh không chỉ cải thiện cơ cấu đất, gia tăng độ phì nhiêu của đất mà... lên men khí mêtan 18 2.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ 20 2.4 Sự phân lớp trong dịch ủ mêtan 25 2.5 Mối quan hệ giữa các chất và các điện tử đƣợc thể hiện qua giá trị redox 27 3.1 Mô hình bình nhựa dùng bố trí thí 30 3.2 Sơ đồ các nghiệm thức 31 4.1 Nhiệt độ hằng ngày của các nghiệm thức trong 45 ngày làm thí nghiệm 37 4.2 Giá trị pH trong 45 ngày làm thí nghiệm 37 4.3 Giá trị... (Nguyễn Quang Khải, 2001) c) Nguyên liệu phối trộn từ nguồn gốc động vật và thực vật Có thể phối trộn các nguyên liệu có nguồn gốc động vật và thực vật với nhau để đạt đƣợc hiệu suất sinh khí cao và đạt hiệu quả tốt hơn so với ủ từng nguyên liệu riêng lẻ Năng suất sinh khí của hầm ủ đƣợc đảm bảo đạt hiệu quả cao khi ta phối trộn nguyên liệu đạt theo tỉ lệ C/N là từ 25/1 ÷ 30/1 (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn... ảnh hƣởng đến toàn bộ thiết bị lên men Khi nhiệt độ bên ngoài tăng, quá trình tạo khí mêtan cũng tăng theo Hình 2.3 Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ (Nguồn:Chongrak, 1989) e) Ảnh hưởng của pH và độ kiềm pH trong hầm ủ nên đƣợc điều chỉnh ở mức 6,5 ÷ 7,5, khi pH nhỏ hơn 6,4 sẽ ảnh hƣởng đến VSV sinh khí mêtan (Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997) Theo Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn... (ngày) Phân động vật 30 ÷ 40 30 7÷9 30 ÷ 50 Thực vật 30 ÷ 40 30 4÷8 100 (Nguồn: Nguyễn Quang Khải, 2001) j) Ảnh hưởng của các độc tố Các độc chất gây ức chế VSV yếm khí làm ảnh hƣởng đến sự sinh khí của quá trình ủ Những biểu hiện thƣờng gặp nhƣ ngăn cản quá trình sinh khí dẫn đến giảm lƣợng khí sinh ra và nồng độ acid dễ bay hơi tăng (Ngô Kế Sƣơng và Nguyễn Lân Dũng, 1997) Đây là quá trình lên men yếm khí ... ! Sinh viên Trƣơng Ngọc Diệp Nguyễn Thành Long TÓM TẮT Đề tài: Đánh giá ảnh hƣởng kích cỡ rơm phối trộn với phân heo lên khả sinh khí sinh học đƣợc thực nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hƣởng kích. .. trên, đề tài Đánh giá ảnh hƣởng kích cỡ rơm phối trộn với phân heo lên khả sinh khí sinh học đƣợc thực 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Tận dụng nguồn sinh khối rơm thải ĐBSCL... khí sinh học có phối trộn với phân heo 1.2.2 Mục tiêu cụ thể Xác định tổng khí, thành phần (%) khí CH4 , suất sinh khí nghiệm thức Xác định đƣợc kích thƣớc rơm phù hợp để phối trộn với phân heo