khả năng loại bỏ khí h2s trong khí sinh học bằng phôi sắt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN  TRẦN VĂN NHƯ Luận văn tốt nghiệp Đại học Chuyên ngành khoa học Môi trường KHẢ NĂNG LOẠI BỎ KHÍ H2S TRONG KHÍ SINH HỌC BẰNG PHÔI SẮT Cán hướng dẫn: Trần Sỹ Nam Cần Thơ, 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN  TRẦN VĂN NHƯ Luận văn tốt nghiệp Đại học Chuyên ngành khoa học Môi trường KHẢ NĂNG LOẠI BỎ KHÍ H2S TRONG KHÍ SINH HỌC BẰNG PHÔI SẮT Cán hướng dẫn: Trần Sỹ Nam Cần Thơ, 2014 PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG Luận văn kèm theo đây, với tựa đề “Khả loại bỏ khí H2S khí sinh học phôi sắt”, sinh viên Trần Văn Như thực báo cáo hội đồng chấm luận văn thông qua Ths Dương Trí Dũng Ts Nguyễn Xuân Lộc Ths Trần Sỹ Nam i LỜI CẢM TẠ Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Trần Sỹ Nam cung cấp kinh nghiệm kiến thức chuyên môn tận tình hướng dẫn, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực đề tài tốt nghiệp Nhân xin gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy, cô Bộ môn Khoa học Môi trường; quý thầy, cô khoa Môi Trường Tài nguyên Thiên nhiên Trường Đại học Cần Thơ tận tình giảng dạy truyền đạt cho kiến thức vô quý báo Xin gửi lời cảm ơn tới anh Huỳnh Văn Thảo chị Nguyễn Thị Thùy Thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường tận tình chia kinh nghiệm quý báo hỗ trợ cho suốt thời gian thực đề tài Xin gửi lời cảm ơn thân đến bạn lớp Khoa học Môi trường K37 giúp đỡ, ủng hộ, động viên suốt thời gian học tập thời gian thực luận văn Tôi chân thành cám ơn Cô, Chú nơi thực đề tài tận tình giúp đỡ, động viên tinh thần tạo điều kiện để hoàn thành tốt luận văn Sau xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến gia đình động viên tinh thần cho để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Chân thành! Sinh viên thực Trần Văn Như ii TÓM TẮT Đề tài “Khả loại bỏ khí H2S khí sinh học phôi sắt” thực nhằm mục tiêu đánh giá khả hấp phụ H2S hiệu suất loại H2S phôi sắt Thí nghiệm bố trí với nghiệm thức sử dụng 1, 2, 3, kg phôi sắt Mỗi nghiệm thức lặp lại lần Kết nghiên cứu cho thấy, thành phần khí CH4 dao động từ 55,2 đến 72,1%, CO2 dao động từ 18,5 đến 30,1%, H2S dao động từ 208 đến 2912 ppm Hiệu suất loại H2S nghiệm thức không khác biệt lưu lượng 4,42 lít/phút Ở lưu lượng 10,45 lít/phút 16,46 lít/phút nghiệm thức 2kg, 3kg 4kg phôi sắt có hiệu suất loại H2S không khác biệt, khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức 1kg phôi sắt Hiệu suất cột lọc 1, 2, 3, kg phôi sắt không khác biệt mức lưu lượng 4,42 lít/phút 10,44 lít/phút khác biệt mức lưu lượng 16,46 lít/phút Cột 4kg có hiệu suất ổn định, không khác biệt mức lưu lượng Nồng độ H2S khí sinh học sau lọc tăng tăng mức lưu lượng qua lọc, cột lọc có khối lượng phôi sắt lớn nồng độ H2S sau lọc giảm thấp Kết thử nghiệm thực tế ba nông hộ cho thấy, cột lọc chứa 4kg phôi sắt có thời gian trì hiệu suất loại H2S >90% 35 ngày kể từ thời điểm bố trí cột lọc Nghiên cứu cho thấy, ứng dụng cột lọc 4kg phôi sắt để loại H2S khí sinh học trước sử dụng quy mô hộ gia đình Sau 35 ngày sử dụng, cột lọc cần thay Nghiên cứu tái sinh phôi sắt sử dụng cần thiết để tiếp tục sử dụng phôi sắt cho lần sử dụng Từ khóa: khí hydro sulfua (H2S), khí sinh học, loại bỏ H2S, phôi sắt iii MỤC LỤC KÝ TÊN HỘI ĐỒNG i LỜI CẢM TẠ ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH HÌNH vi DANH SÁCH BẢNG vii CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan hệ thống biogas 2.1.1 Cấu tạo túi ủ PE 2.1.2 Nguyên lý hoạt động túi ủ PE 2.2 Tổng quan khí sinh học 2.2.1 Giới thiệu 2.2.2 Thành phần khí sinh học 2.2.3 Các nghiên cứu loại tạp khí khí sinh học 2.2.4 Mối tương quan tỷ lệ CH4 nhiệt trị đốt khí sinh học 2.3 Tổng quan khí hydro sulfua (H2S) 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Các nghiên cứu loại khí H2S khí sinh học 10 2.3.3 Các nghiên cứu loại H2S phôi sắt 13 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 3.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 15 3.2 Phương tiện thiết bị sử dụng nghiên cứu 15 3.2.1 Phương tiện nghiên cứu 15 3.2.2 Thiết bị sử dụng phân tích đo đạc 15 3.3 Phương pháp nghiên cứu 15 3.3.1 Thu thập thông tin quy mô chăn nuôi trạng sử dụng hệ thống biogas nông hộ thuộc khu vực khảo sát 15 3.3.2 Thu mẫu phân tích thành phần khí sinh học 15 3.3.3 Đo lưu lượng khí sinh học nông hộ sử dụng bếp 16 3.3.4 Thí nghiệm loại bỏ H2S khí sinh học khối lượng phôi sắt khác 16 3.3.5 Thử nghiệm mô hình cột lọc số nông hộ 18 3.3.6 Phương pháp đo đạc phân tích 18 3.4 Phương pháp tính toán kết xử lý số liệu 18 3.4.1 Phương pháp tính toán kết 19 3.4.2 Phương pháp xử lý số liệu 19 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 4.1 Kết vấn nông hộ khảo sát 20 4.1.1 Quy mô chăn nuôi nông hộ 20 4.1.2 Thông tin chung hệ thống biogas 20 4.1.3 Những ưu điểm nhược điểm việc sử dụng khí sinh học 22 4.2 Thành phần khí lưu lượng sử dụng khí sinh học nông hộ 23 iv 4.2.1 Thành phần khí sinh học 23 4.2.2 Lưu lượng khí sinh học 24 4.3 Khả loại bỏ H2S cột lọc phôi sắt 24 4.3.1 Hiệu suất loại H2S nghiệm thức với lưu lượng khí sinh học khác 25 4.3.2 Nồng độ H2S khí sinh học sau xử lý cột phôi sắt 26 4.4 Kết thử nghiệm nông hộ 27 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 30 5.1 Kết luận 30 5.2 Đề xuất 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Các bước khử sulfate thành sulfide Hình 2.2: Vị trí vi khuẩn khử sulfat chu trình cacbon lưu huỳnh Hình 3.1: Phôi sắt trước phơi (A) sau 10 ngày phơi (B) 16 Hình 3.2: Mô hình mô cột lọc 17 Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm loại H2S 17 Hình 4.1: Hiệu suất loại H2S nghiệm thức thay đổi lưu lượng khí sinh học 25 Hình 4.2: Nồng độ H2S sau lọc nghiệm thức lưu lượng khác 26 Hình 4.3: Khả trì hiệu suất cột lọc bố trí 28 vi DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Đặc tính sản lượng khí sinh học số nguyên liệu thường gặp Bảng 2.2: Nhu cầu khí sinh học cho mục tiêu sử dụng Bảng 2.3: Thành phần khí sinh học theo tài liệu khác Bảng 3.1: Bảng mô tả cột lọc 17 Bảng 3.2: Bảng phương pháp đo đạc phân tích 18 Bảng 4.1: Quy mô chăn nuôi 10 hộ khảo sát 20 Bảng 4.2: Các thông tin hệ thống biogsas khảo sát 21 Bảng 4.3: Những ưu điểm nhược điểm khí sinh học 22 Bảng 4.4: Thành phần khí sinh học qua túi ủ khảo sát 23 Bảng 4.5: Kết khảo sát lưu lượng khí sinh học nông hộ sử dụng nấu ăn 24 vii CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trên giới, khí sinh học (biogas) giải pháp lượng tái tạo dần phổ biến ứng dụng rộng rãi (Viện Năng lượng Quốc gia Việt Nam, 2014) Ở Việt Nam, khí sinh học dần trở thành nguồn lượng thiết thực phục vụ cho sinh hoạt hàng ngày người dân Khí sinh học tạo phân hủy yếm khí chất hữu cơ, sản phẩm từ hầm - túi ủ biogas mô hình VACB (vườn - ao - chuồng - biogas) Thành phần khí sinh học bao gồm: mêtan (CH4), cacbonic (CO2), nitơ (N2), hydro (H2), hydro sulfua (H2S), (Lê Hoàng Việt, 2005) Trong đó, H2S chiếm tỷ lệ nhỏ lại có tính ăn mòn cao nên nguyên nhân làm cho thiết bị, dụng cụ kim loại bị ăn mòn nhanh chóng Bên cạnh việc ăn mòn, phá hủy thiết bị kim loại, H2S gây mùi khó chịu (Bergersen and Haarstad, 2008) H2S nguyên nhân gây tâm lý e ngại sử dụng làm hạn chế tính phổ biến khí sinh học Hiện nay, giới có nhiều nghiên cứu loại bỏ H2S khỏi khí sinh học, nhiều phương pháp vật liệu khác sử dụng lò phản ứng vi sóng kết hợp với lọc dòng khí sinh học, để loại H2S (Chang Yul Cha, 2012); cho hỗn hợp khí sinh học qua oxit sắt bột sắt (Ngô Kế Sương Nguyễn Lân Dũng, 1997); nghiên cứu sử dụng vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh nhựa sinh học với giá thể rễ dương xỉ, để loại H2S khí sinh học (Su et al., 2014); sử dụng mạt sắt dăm bào để loại H2S (Lê Hoàng Việt, 2005; Greer and Diane, 2010); sử dụng hỗn hợp Fe/EDTA (Horikawa et al., 2004) Tuy có nhiều phương pháp khác để loại H2S từ khí sinh học Nhưng nhìn chung, phương pháp phức tạp tốn Điều làm hạn chế tính phổ biến việc loại H2S khí sinh học Do đó, cần có giải pháp thiết kế thiết bị loại H2S đơn giản, dễ sử dụng vật liệu dễ tìm tốn Theo nhận định Bergersen and Haarstad (2008), phôi sắt vật liệu có khả loại H2S tốt Trong khi, phôi sắt vật liệu thông dụng dễ tìm đồng sông Cửu Long (ĐBSCL), phế phẩm sau tiện sắt, thép Bên cạnh đó, người dân sử dụng khí sinh học ĐBSCL hầu hết chưa ứng dụng việc loại bỏ H2S Vì thế, đề tài “Khả loại bỏ khí H2S khí sinh học phôi sắt” cần thực nhằm nâng cao chất lượng khí sinh học trước sử dụng 1.2 Nội dung nghiên cứu Đề tài thực với mục tiêu cụ thể sau: + Xác định thành phần H2S khí sinh học số túi ủ hoạt động + Xác định khả hấp phụ H2S hiệu suất loại bỏ H2S phôi sắt nấu ăn nông hộ Vì nồng độ H2S cao vật liệu hấp phụ (phôi sắt) bên cột lọc bị bão hòa nhanh chóng, rút ngắn thời gian sử dụng cột lọc Thêm vào đó, nông hộ sử dụng khí sinh học nấu ăn nhiều ngày, tương ứng với lượng khí qua cột lớn phôi sắt bão hòa nhanh chóng Vì thế, để đảm bảo hiệu loại H2S thời gian sử dụng cột lọc cần cân nhắc đến nồng độ H2S khí sinh học cần lọc nhu cầu sử dụng khí sinh học nông hộ để lựa chọn khối lượng phôi sắt sử dụng lọc phù hợp Nếu với thời gian sử dụng cột lọc chứa kg phôi sắt 35 ngày, thời gian nấu ăn trung bình hộ sử dụng cột lọc 2,5 (tính theo lưu lượng trung bình =10,44 lít/phút) thể tích khí sinh học trung bình mà nông hộ sử dụng nấu ăn 1566 lít/ngày Do vậy, thể tích khí sinh học ước tính qua cột lọc 35 ngày 54,8 m3 Đào Trọng Tín Nguyễn Hữu Phong (2009) nghiên cứu loại bỏ H2S phương pháp sinh học với giá thể hỗn hợp gồm: phân bò khô, trấu sơ dừa có khả xử lý 16,5 m3 (tính đến hiệu suất lọc 87,5%) Nếu xét lượng H2S loại bỏ với 90% hiệu suất 35 ngày sử dụng cột lọc loại trung bình 39,5 g H2S, nghiên cứu Đào Trọng Tín Nguyễn Hữu Phong (2009) 40,1 g H2S Cho thấy khả loại H2S hai loại cột lọc tương đương nhau, thể tích cột lọc vật liệu sử dụng khác Tóm lại, kết thử nghiệm nông hộ cho thấy cột lọc có khả loại bỏ tốt khí H2S, thời gian sử dụng cột trì đến 35 ngày (tương ứng với 16,5m3), hiệu suất loại bỏ H2S 35 ngày trung bình 96% 29 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận Quy mô chăn nuôi nông hộ khảo sát phổ biến quy mô nhỏ lẻ, với số lợn từ 1÷10 Các túi ủ khảo sát có chiều dài thể tích phổ biến 10 m 6,22 m3, với thời gian sử dụng phổ biến >3 năm Trong thành phần khí sinh học khảo sát, CH4 thành phần chiếm tỷ lệ cao (64,35%), thành phần khí CO2 (24,61%), nồng độ H2S khí sinh học 1582±981 ppm Hiệu suất loại H2S nghiệm thức không khác biệt lưu lượng 4,42 lít/phút Ở lưu lượng 10,45 lít/phút 16,46 lít/phút nghiệm thức kg, kg kg phôi sắt có hiệu suất loại H2S không khác biệt, khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức kg phôi sắt Hiệu suất cột lọc 1, 2, kg phôi sắt không khác biệt mức lưu lượng 4,42; 10, 44 lít/phút khác biệt mức lưu lượng 16,44 lít/phút Cột 4kg có hiệu suất ổn định, không khác biệt lưu lượng Nồng độ H2S khí sinh học sau lọc tăng tăng mức lưu lượng qua lọc, cột lọc có khối lượng phôi sắt lớn nồng độ H2S sau lọc giảm thấp Cột lọc chứa kg phôi sắt có thời gian trì hiệu suất loại H2S >90% 35 ngày kể từ thời điểm bố trí cột lọc 5.2 Đề xuất Có thể ứng dụng cột lọc kg phôi sắt để loại H2S khí sinh học trước sử dụng quy mô hộ gia đình Sau 35 ngày sử dụng cột lọc cần thay Cần nghiên cứu tái sử dụng cột lọc kg phôi sắt 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bergersen O and K Haarstad, 2008 Metal Oxides Remove Hydrogen Sulfide from Landfill Gas Produced from Waste Mixed with Plaster Board under Wet Conditions Journal of the air and waste management association 58.8 (Aug 2008): 1014-21 http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/pqcentral/docview/214382958/8E266 C8EF3D44E65PQ/3?accountid=39958 (04/07/2014) Chang Yul Cha, 2012 Apparatus for Microwave Induced Destruction of Siloxanes and Hydrogen Sulfide in Biogas US Fed News Service, Including US State News Washington, D.C Đào Trọng Tín Nguyễn Hữu Phong, 2009 Lọc Hydro sulfua (H2S) Biogas Hội thảo dự án Bèo Lục Bình 2009 Trường Đại học Cần Thơ Frauque G., J LeGall and L L Barton, 1991 Sulphate-reducing and sulphur-reducing bacteria, Variation in Autotrophic Life, pp 271-337 Grady Semmens, 2004 Study links H2S to memory loss: Final Edition Infomart, adivision of Postmedia Network Inc http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/docview/245184389?accountid=39958 (01/11/2014) Greer and Diane, 2010 Biogas Conditioning And Upgrading In Action BioCycle 51.3 (Mar 2010):53-56 http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/pqcentral/docview/236905970/764B2 E39486A4FD7PQ/12?accountid=39958 (07/11/2014) Greer and Diane, 2010 Fundamentals of biogas conditioning and upgrading BioCycle 51.2 (Feb 2010): 27-30 http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/pqcentral/docview/236906261/1AA28 89524F24143PQ/15?accountid=39958 (04/07/2014) Greer and Diane, 2010 Onion grower invests in digester and fuel cells BioCycle 51.3 (Mar 2010): 23-26 (17/10/2014) Hao O J., J M Chen, L Huang, R L.Buglass, 1996 Sulphate reducing bacteria, Crit Rev Enviro Sci Technol., 26, pp 155-187 Horikawa M S., F Rossi, M L Gimenes, C M M Costa and M G C Silvada, 2004 Chemical absorption of h2s for biogas purification Brazilian Journal of Chemical Engineering http://www.scielo.br/pdf/bjce/v21n3/a06v21n3 (16/16/2014) Janesville and Wisconsin, 2012 Microturbines fill biogas utilization niche ProQuest Central BioCycle 53.8 (Aug 2012): 54-56 http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/pqcentral/docview/1037394564/B17A 466A968040FAPQ/10?accountid=39958 (04/07/2014) Jia X., H Weizhi, A I H Murchie and D Chen, 2011 The Global Transcriptional Response of Fission Yeast to Hydrogen Sulfide: e28275 Public Library of Science San Francisco United States http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/docview/1311356819?accountid=3995 (02/11/2014) Ko Tzu Hsing, 2009 Application of Zn-contaminated soil: Feasibility study on the removal of H2S from hot coal-derived gas Environ Chem Lett (2011) 9:77–82 DOI 10.1007/s10311-009-0249-3 http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/pqcentral/docview/853386243/E6C3E F7F3A1B45F4PQ/2?accountid=39958 (23/07/2014) Kobayashi Takuro and Yu-You Li & Kengo Kubota and Hideki Harada and Takeki Maeda and Han-Qing Yu, 2012 Character ization of sulfide-oxidizing microbial mats developed inside a full-scale anaerobic digester employing biological desulfurization Environmental Biotechnology Appl Microbiol Biotechnol (2012) 93:847– 857 DOI 10.1007/s00253-011-3445-6 (17/10/2014) Lê Hoàng Việt, 2005 Giáo trình quản lý tái sử dụng chất thải hữu Trường Đại học Cần Thơ Lê Hoàng Việt, 2005 Giáo trình xử lý chất thải rắn Trường Đại học Cần Thơ Lê Tuyết Minh, Cô Thị Kính, Nguyễn Tấn Tài, Nguyễn Thị Thúy Oanh, Trần Sỹ Nam, Nguyễn Hữu Chiếm, 2012 Điều tra trạng sử dụng bảo trì hệ thống biogas TP Cần Thơ Nghiên cứu phát triển nông thôn dựa chế phát triển Sách chuyên khảo Dự án CTU – JIRCAS Nhà xuất Đại học Cần Thơ Lương Đức Phẩm, 2002 Công nghệ xử lý chất thải biện pháp sinh học NXB Giáo Dục Lương Đức Phẩm, 2002 Vi sinh vật học an toàn vệ sinh thực phẩm NXB Nông nghiệp Muyzer G and A J M Stams, 2008 The ecology and biotechnology of sulphate-reducing bacteria, Nature, 6, pp 441-454 Ngô Kế Sương Nguyễn Lân Dũng, 1997 Sản xuất khí đốt (Biogas) kỹ thuật lên men kỵ khí NXB Nông nghiệp Nguyễn Đức Lượng Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003 Công nghệ sinh học môi trường tập II NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh Nguyễn Hữu Chiếm Eiji Matsubara, 2012 Sách chuyên khảo Nghiên cứu phát triển nông thôn dựa chế phát triển (Clean Development Mechanism – CDM) NXB Đại học Cần Thơ Nguyễn Quang Khải Nguyễn Gia Lượng, 2010 Tủ sách khí sinh học tiết kiệm lượng công nghệ khí sinh học chuyên khảo NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ Nguyễn Quang Khải, 2002 Công nghệ khí sinh học: Hướng dẫn xây dựng, vận hành bảo dưỡng, sử dụng toàn diện khí sinh học bã thải NXB Lao động – Xã hôi Nguyễn Quang Khải, 2009 Hướng dẫn sử dụng phụ phẩm khí sinh học, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Thị Hải, 2012 Phân lập vi khuẩn khử sulphate (SRB) để ứng dụng xử lý nước thải axit từ hoạt động khai thác khoáng sản Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành: Vi sinh vật học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Nguyễn Văn Kha, 2012 Khả sinh khí cỏ vườn túi ủ biogas Luận văn tốt nghiệp đại học, Trường Đại học Cần Thơ Nguyễn Võ Châu Ngân, Phan Trung Hiếu, Võ Hoàng Nam, 2012 Các loại hầm ủ phổ biến Đồng sông Cửu Long Bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường, Khoa Môi trường Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ, Thành phố Cần Thơ, Việt Nam Ping Ching, L Chih-Sheng and C Chiun-Hsun, 2013 Microalgae for Removal of Carbon Dioxide Generated from Biogas and Biogas Electric Generator in Patent Application Approval Process Energy Weekly News (Oct 4, 2013): 725 http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/pqcentral/docview/1435963565/B17A 466A968040FAPQ/13?accountid=39958 (01/11/2014) Ping Ching, 2014 National Chiao Tung University; "High Concentration H2S Elimination System and High Concentration H2S Elimination Method" in Patent Application Approval Process Life Science Weekly http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/docview/1518475026?accountid=3995 (01/11/2014) Postage J R., 1984 The sulphate reducing bacteria, 2nd ed, Cambridge Univertsity Press, Cambridge Rakičan, 2007 Biogas for farming, energy conversion and environment protection http://fk.uni-mb.si/fkweb-datoteke/ Biosistemsko_inzenirstvo/Bioplin-Navickas.pdf (25/06/2014) Su J and Y Chen and C Chang, 2014 A study of a pilot-scale biogas bio-filter system for utilization on pig farms The Journal of Agricultural Science 152.2 (Apr 2014): 217224 http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/pqcentral/docview/1521044446/B17A 466A968040FAPQ/15?accountid=39958 (04/07/2014) Tổng cục thống kê, 2012 Đánh giá tổng quan thực trạng Nông thôn, Nông nghiệp từ kết tổng điều tra Nông thôn, Nông nghiệp Thủy sản năm 2011 Bộ kế hoạch đầu tư Việt Nam Viện lượng quốc gia Việt Nam, 2014 Tổng quan trạng xu hướng thị trường lượng tái tạo Việt Nam giới http://www.ievn.com.vn/tintuc/Tong-quan-ve-hien-trang-va-xu-huong-cua-thi-truong-nang-luong-tai-tao-cua-VietNam-5-999.aspx Widdel F., 1988 “Microbiology and ecology of sulphate- and sulphur-reducing bacteria”, in Biology of Anaerobic Microorganism, pp 469-585 Won Kang Jong, Chang Moon Jeong, Kim Nag Jong, Kim Il Moon, and Chang Ho Nam, 2010 On-site Removal of H S from Biogas Produced by Food Waste using an Aerobic Sludge Biofilter for Steam Reforming Processing Biotechnology and Bioprocess Engineering 15: 505-511 (2010) DOI 10.1007/s12257-009-0134-8 Xiaohui W and J Jinping and Z Ling, S Tonghua, 2008 Mesoporous SBA-15 Supported iron Oxide: A Potent Catalyst for Hydrogen Sulfide Removal Water, Air and Soil Pollution 193.1-4 (Sep 2008): 247-257 http://search.proquest.com.dbonline.cesti.gov.vn/pqcentral/docview/208166187/E6C3E F7F3A1B45F4PQ/17?accountid=39958 (23-07-20140) PHỤ LỤC PHỤ LỤC CÁC BIỂU BẢNG PHỎNG VẤN SỬ DỤNG Phụ lục 1.1: Biểu bảng vấn thông tin nông hộ Chủ hộ 10 Địa Toạ độ GPS Số điện thoại Số thành viên Phụ lục 1.2: Biểu bảng vấn thông tin quy mô chăn nuôi hệ thống biogas Quy mô chăn nuôi Số lợn (con/đàn) Loại thức ăn 1÷10 Thức ăn viên 10÷20 Thức ăn thừa >20 khác Lượng thức ăn (kg/con/ngày) 2 Diện tích chuồng (m2) Số lần dội chuồng/ngày Chu kỳ nuôi/năm Thu nhập từ chăn nuôi (triệu/năm) Hóa chất sử dụng 70 >3 >3 20 Thuốc kháng sinh Thuốc diệt khuẩn khác Hệ thống biogas Chiều dài túi ủ (m) Đường kính túi ủ (m) Chiều dài túi chứa (m) Đường kính túi chứa (m) Nguồn nguyên liệu nạp Thời gian sử dụng túi (năm) Thời gian nấu ăn (giờ/ngày) Che chắn túi ủ Ưu điểm bioas Nhược điểm biogas 5000 >5000 >5000 8,4 7,8 8,9 23,2 23,3 23,6 0,3 0,2 0,3 >5000 >5000 >5000 7,7 7,6 7,8 23,5 23,1 23,1 0,2 0,5 0,5 >5000 >5000 >5000 7,5 9,8 9,5 Phụ lục 4.2: Thành phần biogas sau lọc Lưu lượng 4,42 lít/phút Khối lượng phôi sắt Lặp lại 1 kg kg kg kg Lặp lại kg kg kg kg Lặp lại kg kg kg kg CH4 % CO2 % O2 % H2S ppm Khí khác % 65,1 64,7 66,9 66,1 21,3 20,9 21,5 20,4 0,7 0,7 0,6 0,8 39 25 20 17 12,8 13,7 10,9 12,7 66,9 66,2 65,8 67,2 23,1 22,6 22,2 22,9 0,4 0,7 0,5 0,4 19 16 15 15 9,6 10,4 11,4 9,4 67,1 68,5 68,3 68,5 23 23,1 23,1 22,7 0,5 0,4 0,3 0,4 15 12 11 11 9,3 8,3 8,4 Lưu lượng 10,46 lít/phút Khối lượng phôi sắt Lặp lại 1 kg kg kg kg Lặp lại kg kg kg kg Lặp lại kg kg kg kg H2S ppm Khí khác % CH4 % CO2 % O2 % 66 65 67 67 21,5 21,4 21,9 21,6 0,7 0,6 0,6 0,4 204 74 21 18 11,6 12,8 10,6 10,9 67 67 68 67 23,2 23,1 23,3 23,1 0,5 0,4 0,4 0,3 95 19 17 16 9,3 9,2 8,2 9,5 68 68 69 68 23,3 23,5 23,4 23,5 0,4 0,4 0,4 0,4 81 23 12 11 7,9 8,1 7,7 7,7 Lưu lượng 16,46 lít/phút Khối lượng phôi sắt Lặp lại 1 kg kg kg kg Lặp lại kg kg kg kg Lặp lại kg kg kg kg H2S ppm Khí khác % CH4 % CO2 % O2 % 66,2 65,1 66,7 66,9 21,5 21,5 22 21,6 0,3 0,5 0,5 0,4 631 231 48 33 11,9 12,8 10,8 11,1 67,6 68,2 68,5 68,2 23,4 23,3 23,4 23,2 0,1 0,3 0,2 0,3 1004 86 32 21 8,9 8,2 7,8 8,2 68,9 68,9 68,5 68,7 23,8 23,6 23,4 23,5 0,3 0,3 0,3 0,2 445 101 35 15 7,1 7,8 7,5 PHỤ LỤC 5: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHƯƠNG SAI MỘT NHÂN TỐ (One-way anova) Phụ lục 5.1: Hiệu suất loại H2S lưu lượng khác Lưu lượng 4,42 lít/phút Lưu lượng 10,44 lít/phút Lưu lượng 16,46 lít/phút ANOVA Sum of Squares 073 191 264 10.008 4.406 14.415 362.777 70.039 432.816 Between Groups Within Groups Total Between Groups Within Groups Total Between Groups Within Groups Total df 11 11 11 Mean Square 024 024 F Sig 1.015 435 3.336 551 6.057 019 120.926 8.755 13.812 002 Hiệu suất loại H2S với lưu lượng 4,42 lít/phút Duncan Nghiệm thức N kg phôi sắt kg phôi sắt kg phôi sắt kg phôi sắt Sig 3 3 Subset for alpha = 0.05 99.5133 99.6467 99.6933 99.7133 175 Hiệu suất loại H2S với lưu lượng trung bình Duncan Nghiệm thức N kg phôi sắt kg phôi sắt kg phôi sắt kg phôi sắt Sig 3 3 Subset for alpha = 0.05 974.667 1.000 992.267 996.667 997.000 475 Hiệu suất loại H2S với lưu lượng lớn Duncan Nghiệm thức N kg phôi sắt kg phôi sắt kg phôi sắt kg phôi sắt Sig 3 3 Subset for alpha = 0.05 86.1333 1.000 97.2133 99.2333 99.5400 382 Phụ lục 5.2: Hiệu suất loại H2S khối lượng phôi sắt khác NT kg NT kg NT kg NT kg Between Groups Within Groups Total Between Groups Within Groups Total Between Groups Within Groups Total Between Groups Within Groups Total ANOVA Sum of Squares 311.658 68.587 380.245 10.151 5.874 16.025 400 090 490 056 085 141 df 8 8 Mean Square 155.829 11.431 F Sig 13.632 006 5.076 979 5.184 049 200 015 13.277 006 028 014 1.969 220 Hiệu suất loại H2S kg phôi sắt Duncan Lưu lượng (lít/phút) N 16,46 10,44 4,42 Sig 3 Subset for alpha = 0.05 86.1333 97.4667 99.5133 1.000 486 Hiệu suất loại H2S kg phôi sắt Duncan Lưu lượng (lít/phút) N 16,46 10,44 4,42 Sig 3 Subset for alpha = 0.05 97.2133 99.2267 99.6467 1.000 622 Hiệu suất loại H2S kg phôi sắt Duncan Lưu lượng (lít/phút) N 16,46 10,44 4,42 Sig 3 Subset for alpha = 0.05 99.2333 99.6667 99.6933 1.000 799 Hiệu suất loại H2S kg phôi sắt Duncan Lưu lượng (lít/phút) N 16,46 10,44 4,42 Sig 3 Subset for alpha = 0.05 99.5400 99.7000 99.7133 136 PHỤ LỤC 6: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN BIOGAS TRƯỚC VÀ SAU LỌC TRONG QUÁ TRÌNH THỬ NGHIỆM CỘT LỌC Ngày A1 A2 A3 B1 B2 B3 747 595 523 14 875 562 502 18 18 13 1079 422 686 13 23 15 1008 427 499 23 26 13 12 1241 472 975 16 27 17 15 1445 513 1075 23 32 16 17 1256 535 1267 32 23 14 19 1313 601 1227 40 27 14 21 956 664 1440 38 33 24 23 932 566 985 35 23 34 25 995 507 1116 47 28 42 27 946 361 1363 52 27 51 29 830 535 1725 50 31 58 31 759 556 684 63 30 50 33 860 764 919 68 29 71 35 661 776 592 95 28 59 37 835 645 557 298 67 167 39 859 772 633 381 81 185 42 733 685 685 622 132 270 44 802 868 661 684 249 367 Ghi chú: A1: nồng độ H2S biogas đầu vào cột lọc thứ B1: nồng độ H2S biogas sau lọc cột lọc thứ A2: nồng độ H2S biogas đầu vào cột lọc thứ hai B2: nồng độ H2S biogas sau lọc cột lọc thứ hai A3: nồng độ H2S biogas đầu vào cột lọc thứ ba B3: nồng độ H2S biogas sau lọc cột lọc thứ ba PHỤ LỤC 7: CÁC HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU Phụ lục 7.1: Ảnh thiết bị sử dụng phân tích đo đạc A B C Ảnh: máy Biogas 5000 (A), flowmetter GFM37 (B), đồng hồ Ritter (C) Phụ lục 7.2: Một số hình ảnh trình thực nghiên cứu Ảnh: tưới nước trình phơi phoi sắt Ảnh: cân phân chia khối lượng phôi sắt sau phơi Ảnh: trình cho phôi sắt vào cột lọc Ảnh: máy bơm hệ thống kín khí sử dụng thí nghiệm loại H2S Ảnh: đầu cột lọc giới hạn lưới sắt phủ sơn thu khí túi nhôm Ảnh: cột lọc bố trí thử nghiệm [...]... thiết bị bằng kim loại Do đó, cần thiết phải loại bỏ H2S nhằm nâng cao chất lượng của khí sinh học trước khi sử dụng 5 2.2.3 Các nghiên cứu loại các tạp khí trong khí sinh học Nhiều ứng dụng của khí sinh học đòi hỏi phải loại bỏ H2S, CO2 và hơi nước trước khi sử dụng Ứng dụng cung cấp nhiên liệu cho động cơ và xe cần tách CO2 từ khí sinh học để tăng chất lượng của khí sinh học H2S được tạo ra trong quá... trong cột lọc Cột 4kg có hiệu suất loại bỏ H2S tốt nhất trong các cột và có khả năng giữ ổn định hiệu suất khi lưu lượng khí thay đổi Sự thay đổi hiệu suất loại H2S của phôi sắt khi thay đổi lưu lượng khí sinh học qua lọc có thể được giải thích bằng thời gian tiếp xúc giữa phôi sắt và H2S Thời gian tiếp xúc càng lâu thì khả năng loại bỏ H2S càng cao Tóm lại, hiệu suất loại H2S của các nghiệm thức không... thì nghiệm thức 3kg và 4kg phôi sắt vẫn duy trì được nồng độ H2S ở mức thấp 38ppm với nghiệm thức 3kg phôi sắt và thấp nhất là nghiệm thức 4kg phôi sắt với nồng độ H2S là 23ppm Như vậy, khi khối lượng phôi sắt sử dụng lọc càng lớn hay lưu lượng khí sinh học qua lọc càng nhỏ thì nồng độ H2S trong khí sinh học sau lọc càng giảm thấp Với kết quả về nồng độ H2S trong khí sinh học sau lọc đã đạt được với... giảm H2S trong khí sinh học Bơm không khí vào khoảng trống của phân hủy tạo điều kiện cho vi khuẩn chuyển đổi H2S thành lưu huỳnh nguyên tố phát triển trên các bức tường tiếp xúc và các giá thể trong bể phân huỷ Một hệ thống oxit sắt dùng để loại bỏ H2S Hệ thống mới giữ mức độ H2S dưới 500 ppm cho các máy phát điện Phương pháp sử dụng hệ thống năng lượng chà sinh học để loại bỏ H2S từ khí sinh học Với... loại bỏ H2S ra khỏi hỗn hợp khí Trong các nghiên cứu này, hàm lượng H2S trong hỗn hợp khí trước khi xử lý dao động trong khoảng 600 - 1500ppm (Xiaohui et al., 2008; Won et al., 2010) Hàm lượng H2S của các túi ủ khảo sát cao hơn so với các nguyên cứu của các tác giả trên, cho thấy nguồn khí này có thể được sử dụng tốt trong việc đánh giá khả năng loại bỏ H2S 23 4.2.2 Lưu lượng khí sinh học Kết quả khảo... của khí H2S Khí H2S được tạo ra trong quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ, đặc biệt là các chất giàu protein hay các hợp chất chứa lưu huỳnh Nồng độ H2S trong khí sinh học thay đổi từ vài trăm ppm đến hàng ngàn ppm tùy thuộc vào các thành phần của chất nền Hiện nay, vấn đề loại bỏ H2S trong khí sinh học đang được thực hiện, vì loại khí này gây ăn mòn thiết bị và các máy phát điện khi sử dụng khí. .. bệnh tim, viêm và xơ vữa động mạch H2S còn có thể gây giãn mạch máu và các tế bào cơ trơn Với những ảnh hưởng tiêu cực của khí H2S đến sức khỏe người sử dụng Do đó, cần 9 thiết phải loại H2S khỏi khí sinh học nhằm bảo vệ sức khỏe cho người dân, đồng thời nâng cao chất lượng khí sinh học trước khi sử dụng 2.3.2 Các nghiên cứu loại khí H2S trong khí sinh học Việc loại bỏ H2S hiện nay đang là vấn đề nhận... Dũng, 1997; Nguyễn Quang Khải, 2002) 2.2.2 Thành phần khí sinh học Khí sinh học có thành phần chủ yếu là CH4, CO2 và nhiều tạp khí khác Tổng hợp từ nhiều tài liệu khác nhau, thành phần khí sinh học được trình bày ở Bảng 2.3 Bảng 2.3: Thành phần khí sinh học theo các tài liệu khác nhau Tỉ lệ phần trăm (%) các chất khí trong khí sinh học Tài liệu tham khảo CH4 CO2 N2 H2 NH3 H2S Lê Hoàng Việt (2005) 55÷65... sinh học có cả ưu điểm và nhược điểm tồn tại song song nhau Tuy nhiên, cần có giải pháp khắc phục những nhược điểm của khí sinh học, để chất lượng của khí sinh học ngày càng được tốt hơn 22 4.2 Thành phần và lưu lượng khí sinh học khi nông hộ sử dụng để nấu ăn 4.2.1 Thành phần khí sinh học Kết quả phân tích về thành phần khí sinh học qua 10 hộ khảo sát được trình bày ở Bảng 4.4 Thành phần khí trong khí. .. Bởi vì, nó là một loại khí không chỉ gây mùi hôi mà còn nguy hiểm với môi trường ngay cả trong hàm lượng vết (Xiaohui et al., 2008) Cho thấy H2S là loại khí đáng lo ngại và đã được quan tâm từ rất sớm Do đó, lọc khí sinh học trước khi sử dụng là cần thiết Nghiên cứu loại bỏ khí H2S từ khí sinh học bằng bện pháp sinh học đã được thực hiện bởi Đào Trọng Tín và Nguyễn Hữu Phong (2009) Trong nghiên cứu