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

Vì thế, đề tài “Khả năng loại bỏ khí H2 S trong khí sinh học bằng phôi sắt” cần được thực hiện nhằm nâng cao chất lượng khí sinh học trước khi sử dụng.. 1.2 Nội dung nghiên cứu Đề tài

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

  

Cần Thơ, 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

TRẦN VĂN NHƯ

Cần Thơ, 2014



 

i

PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG

Luận văn kèm theo đây, với tựa đề “Khả năng loại bỏ khí H2 S trong khí sinh học bằng phôi sắt”, do sinh viên Trần Văn Như thực hiện và báo cáo đã được

hội đồng chấm luận văn thông qua.

Ths Dương Trí Dũng Ts Nguyễn Xuân Lộc

Ths Trần Sỹ Nam

Xin gửi lời cảm ơn tới anh Huỳnh Văn Thảo và chị Nguyễn Thị Thùy Thạc sĩ ngành Khoa học Môi trường đã tận tình chia sẽ những kinh nghiệm quý báo và hỗ trợ cho tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài của mình

Xin gửi lời cảm ơn thân ái nhất đến các bạn lớp Khoa học Môi trường K37

đã giúp đỡ, ủng hộ, động viên tôi trong suốt thời gian học tập và trong thời gian thực hiện luận văn

Tôi chân thành cám ơn các Cô, Chú tại nơi tôi thực hiện đề tài đã tận tình giúp đỡ, động viên tinh thần và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành tốt luận văn của mình

Sau cùng tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến gia đình đã luôn động viên tinh thần cho tôi để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp

iii

TÓM TẮT

Đề tài “Khả năng loại bỏ khí H2 S trong khí sinh học bằng phôi sắt” được

thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá khả năng hấp phụ H2S và hiệu suất loại H2S của phôi sắt Thí nghiệm được bố trí với các nghiệm thức sử dụng 1, 2, 3, 4 kg phôi sắt Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần Kết quả 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 của các nghiệm thức không khác biệt ở lưu lượng 4,42 lít/phút Ở lưu lượng 10,45 lít/phút và 16,46 lít/phút nghiệm thức 2kg, 3kg và 4kg phôi sắt có hiệu suất loại H2S không khác biệt, nhưng khác biệt có ý nghĩa so với nghiệm thức 1kg phôi sắt Hiệu suất của các cột lọc 1, 2, 3, 4 kg phôi sắt không khác biệt ở các mức lưu lượng 4,42 lít/phút và 10,44 lít/phút nhưng khác biệt ở mức lưu lượng 16,46 lít/phút Cột 4kg có hiệu suất ổn định, không khác biệt giữa 3 mức lưu lượng Nồng độ H2S của khí sinh học sau lọc tăng khi tăng mức lưu lượng qua lọc, nhưng đối với cột lọc có khối lượng phôi sắt càng lớn thì nồng độ

H2S sau lọc càng giảm thấp Kết quả thử nghiệm thực tế ở ba nông hộ cho thấy, cột lọc chứa 4kg phôi sắt có thời gian duy trì hiệu suất loại H2S >90% 35 ngày kể từ thời điểm bố trí cột lọc Nghiên cứu cho thấy, có thể ứng dụng cột lọc 4kg phôi sắt

để loại H2S trong khí sinh học trước khi sử dụng ở quy mô hộ gia đình Sau 35 ngày

sử dụng, cột lọc cần được thay thế Nghiên cứu tái sinh phôi sắt đã sử dụng là cần thiết để tiếp tục sử dụng phôi sắt cho các lần sử dụng tiếp theo

Từ khóa: khí hydro sulfua (H 2 S), khí sinh học, loại bỏ H 2 S, phôi sắt

iv

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 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Nội dung nghiên cứu 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về hệ thống biogas 3

2.1.1 Cấu tạo túi ủ PE 3

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của túi ủ PE 3

2.2 Tổng quan về khí sinh học 4

2.2.1 Giới thiệu 4

2.2.2 Thành phần khí sinh học 5

2.2.3 Các nghiên cứu loại các tạp khí trong khí sinh học 6

2.2.4 Mối tương quan giữa tỷ lệ CH4 và nhiệt trị khi đốt khí sinh học 6

2.3 Tổng quan về khí hydro sulfua (H2S) 6

2.3.1 Giới thiệu 7

2.3.2 Các nghiên cứu loại khí H2S trong khí sinh học 10

2.3.3 Các nghiên cứu loại H2S bằng phôi sắt 13

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 15

3.2 Phương tiện và thiết bị sử dụng nghiên cứu 15

3.2.1 Phương tiện nghiên cứu 15

3.2.2 Thiết bị sử dụng trong phân tích và đo đạc 15

3.3 Phương pháp nghiên cứu 15

3.3.1 Thu thập thông tin về quy mô chăn nuôi và hiện trạng sử dụng hệ thống biogas của các nông hộ thuộc khu vực khảo sát 15

3.3.2 Thu mẫu và phân tích thành phần khí sinh học 15

3.3.3 Đo lưu lượng khí sinh học khi nông hộ sử dụng bếp 16

3.3.4 Thí nghiệm loại bỏ H2S trong khí sinh học bằng các khối lượng phôi sắt khác nhau 16

3.3.5 Thử nghiệm mô hình cột lọc tại một số nông hộ 18

3.3.6 Phương pháp đo đạc và phân tích 18

3.4 Phương pháp tính toán kết quả và xử lý số liệu 18

3.4.1 Phương pháp tính toán kết quả 19

3.4.2 Phương pháp xử lý số liệu 19

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20

4.1 Kết quả phỏng vấn các nông hộ khảo sát 20

4.1.1 Quy mô chăn nuôi của nông hộ 20

4.1.2 Thông tin chung về hệ thống biogas 20

4.1.3 Những ưu điểm và nhược điểm trong việc sử dụng khí sinh học 22

4.2 Thành phần khí và lưu lượng khi sử dụng khí sinh học ở nông hộ 23

v

4.2.1 Thành phần khí sinh học 23

4.2.2 Lưu lượng khí sinh học 24

4.3 Khả năng loại bỏ H2S của cột lọc bằng phôi sắt 24

4.3.1 Hiệu suất loại H2S của các nghiệm thức với các lưu lượng khí sinh học khác nhau 25

4.3.2 Nồng độ H2S trong khí sinh học sau khi xử lý bằng cột phôi sắt 26

4.4 Kết quả thử nghiệm tại nông hộ 27

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 30

5.1 Kết luận 30

5.2 Đề xuất 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

vi

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Các bước khử sulfate thành sulfide 7

Hình 2.2: Vị trí của vi khuẩn khử sulfat trong chu trình cacbon và lưu huỳnh 8

Hình 3.1: Phôi sắt trước khi phơi (A) và sau 10 ngày phơi (B) 16

Hình 3.2: Mô hình mô phỏng cột lọc 17

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm loại H2S 17

Hình 4.1: Hiệu suất loại H2S của các nghiệm thức khi thay đổi lưu lượng khí sinh học 25

Hình 4.2: Nồng độ của H2S sau lọc đối với các nghiệm thức ở các lưu lượng khác nhau 26

Hình 4.3: Khả năng duy trì hiệu suất của cột lọc bố trí 28

vii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Đặc tính và sản lượng khí sinh học của một số nguyên liệu thường gặp 4

Bảng 2.2: Nhu cầu khí sinh học cho các mục tiêu sử dụng 5

Bảng 2.3: Thành phần khí sinh học theo các tài liệu khác nhau 5

Bảng 3.1: Bảng mô tả các cột lọc 17

Bảng 3.2: Bảng phương pháp đo đạc và phân tích 18

Bảng 4.1: Quy mô chăn nuôi của 10 hộ khảo sát 20

Bảng 4.2: Các thông tin về hệ thống biogsas khảo sát 21

Bảng 4.3: Những ưu điểm và nhược điểm của khí sinh học 22

Bảng 4.4: Thành phần khí sinh học qua các túi ủ khảo sát 23

Bảng 4.5: Kết quả khảo sát lưu lượng khí sinh học khi nông hộ sử dụng nấu ăn 24

sự phân hủy yếm khí các chất hữu cơ, là sản phẩm từ hầm - túi ủ biogas trong mô hình VACB (vườn - ao - chuồng - biogas) Thành phần khí sinh học bao gồm: mê-tan (CH4), cacbonic (CO2), nitơ (N2), hydro (H2), hydro sulfua (H2S), (Lê Hoàng Việt, 2005) Trong đó, H2S mặc dù chiếm tỷ lệ nhỏ nhưng lại có tính ăn mòn cao nên là nguyên nhân làm cho các thiết bị, dụng cụ bằng kim loại bị ăn mòn nhanh chóng Bên cạnh việc ăn mòn, phá hủy các thiết bị bằng kim loại, H2S còn gây mùi khó chịu (Bergersen and Haarstad, 2008) H2S là nguyên nhân chính gây tâm lý e ngại khi sử dụng và làm hạn chế tính phổ biến của khí sinh học

Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về loại bỏ H2S khỏi khí sinh học, bằng nhiều phương pháp và vật liệu khác nhau như sử dụng lò phản ứng vi sóng kết hợp với bộ lọc và dòng khí sinh học, để loại H2S (Chang Yul Cha, 2012); cho hỗn hợp khí sinh học qua oxit sắt và bột sắt (Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997); nghiên cứu sử dụng vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh và nhựa sinh học với giá thể là rễ cây dương xỉ, để loại H2S trong khí sinh học (Su et al., 2014); sử dụng

mạt sắt và 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

nhau để loại H2S từ khí sinh học Nhưng nhìn chung, các phương pháp còn phức tạp

và tốn kém Điều này đã làm hạn chế tính phổ biến của việc loại H2S trong khí sinh học Do đó, cần có giải pháp thiết kế thiết bị loại H2S đơn giản, dễ sử dụng và vật liệu dễ tìm nhưng ít tốn kém Theo nhận định của Bergersen and Haarstad (2008), phôi sắt là vật liệu có khả năng loại H2S rất tốt Trong khi, phôi sắt là một vật liệu thông dụng và dễ tìm ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), là phế phẩm sau khi tiện sắt, thép Bên cạnh đó, người dân sử dụng khí sinh học ở ĐBSCL hầu hết đều chưa ứng dụng việc loại bỏ H2S Vì thế, đề tài “Khả năng loại bỏ khí H2 S trong khí sinh học bằng phôi sắt” cần được thực hiện nhằm nâng cao chất lượng khí sinh

học trước khi sử dụng

1.2 Nội dung nghiên cứu

Đề tài đã được thực hiện với các mục tiêu cụ thể như sau:

+ Xác định thành phần H2S trong khí sinh học của một số túi ủ đang hoạt động

+ Xác định khả năng hấp phụ H2S và hiệu suất loại bỏ H2S của phôi sắt

2

Để đạt được các mục tiêu trên đề tài đã được thực hiện với các nội dung sau: + Thu thập thông tin về hiện trạng sử dụng hệ thống túi ủ biogas của một số nông hộ thuộc huyện Phong Điền - TP Cần Thơ

+ Thu mẫu và phân tích thành phần khí sinh học của các túi ủ biogas đang hoạt động

+ Đo lưu lượng khí sinh học khi nông hộ sử dụng bếp để nấu ăn

+ Thí nghiệm loại bỏ khí H2S trong khí sinh học bằng các khối lượng phôi sắt khác nhau

+ Thử nghiệm mô hình cột lọc tại một số nông hộ

3

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về hệ thống biogas

Hiện nay, có nhiều loại hầm ủ và túi ủ đang hoạt động ở đồng bằng sông Cửu Long như PE, TG – BP, KT1, KT2, EQ1, EQ2, Composite (Ngan Nguyen Vo Chau

et al., 2012) Trong số đó, loại túi ủ biogas bằng nhựa PE đang được sử dụng hơn cả

do dễ lắp đặt, chi phí thấp, vận hành và bảo trì đơn giản, ít tốn diện tích và dễ dàng

di dời (Lê Tuyết Minh và ctv, 2012) Túi ủ được áp dụng rộng rãi ở ĐBSCL không

chỉ mang lại lợi ích về môi trường mà còn cải thiện thu nhập của các nông hộ, góp phần vào việc phát triển nông thôn dựa trên cơ chế phát triển sạch Tuổi thọ của túi

ủ biogas phụ thuộc rất lớn vào kiến thức và kinh nghiệm của người sử dụng Đa số thời gian sử dụng túi ủ biogas là khoảng dưới 4 năm Tuy nhiên, nếu được bảo quản tốt, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời và không bị rách, túi ủ sẽ có tuổi thọ trên 10 năm (Nguyễn Hữu Chiếm và Eiji Matsubara, 2012)

2.1.1 Cấu tạo túi ủ PE

Cấu tạo của túi ủ Biogas loại làm bằng PE gồm 4 phần chính:

- Túi ủ: là túi nilon loại dày (khổ 1,4 m) được thiết kế 3 lớp, chiều dài từ

10-15 m, hai đầu nối với hai ống đường kính 10-150 mm (một đầu nạp nguyên liệu vào và một đầu ra)

- Ống thu khí: đặt cách đầu nạp nguyên liệu 1,5 m, một ống nhựa 21 có khóa van an toàn Trong khi hoạt động thì van luôn mở, khi có sự cố thì khóa van

để khí không thoát ra từ túi ủ

- Ống dẫn khí: ống nhựa mềm nối với ống thu khí, trên đường đi có van an toàn; trong trường hợp ít hoặc không sử dụng, túi chứa khí căng đầy làm gia tăng áp suất thì khí sẽ tự động đẩy cột nước lên cao, khí sẽ thoát ra ngoài qua lỗ thông khí trên van an toàn để đảm bảo túi chứa khí được an toàn

- Túi chứa khí: túi nilon loại dày (khổ 1,2 m) được thiết kế 2 lớp với chiều dài 6 m

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của túi ủ PE

Nguyên liệu đầu vào của túi ủ là các chất thải trong chăn nuôi như: phân trâu, bò, lợn, gà, vịt,… Khi cho vào túi ủ, dưới tác dụng phân hủy của các vi sinh vật yếm khí có trong chất thải sẽ phân giải các hợp chất hữu cơ có trong phân sau thời gian từ 15÷30 ngày phân hủy yếm khí sẽ sinh ra khí sinh học gồm phần lớn khí mê-tan (CH4), CO2 và các khí khác (N2, H2, H2S,…), khí này sau đó sẽ theo ống thu khí đến túi chứa khí để dự trữ, lượng khí đi vào càng nhiều thì áp suất trong túi chứa

4

khí sẽ càng tăng lên và khí được đẩy đến bếp đun càng mạnh (Nguyễn Văn Kha, 2012; Lương Đức Phẩm, 2002)

Bảng 2.1: Đặc tính và sản lượng khí sinh học của một số nguyên liệu thường gặp

Loại nguyên liệu

Phân + nước tiểu (kg/vật nuôi*ngày)

Hàm lượng chất khô (%) Tỷ lệ C/N

Sản lượng khí (lít/kg nguyên liệu tươi)

(Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lượng, 2010)

Theo Lê Tuyết Minh và ctv (2012), Trong trường hợp túi chứa khí đầy nhưng

bếp không hoặc ít sử dụng thì áp suất bên trong túi chứa khí tăng lên, khí có thể được thoát ra ngoài qua van an toàn bố trí ở trên đường ống dẫn khí thông với túi chứa khí Tuy nhiên, khí thoát ra có mùi hôi do có sự hiện diện của khí H2S

2.2 Tổng quan về khí sinh học

2.2.1 Giới thiệu

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ phức tạp trong môi trường không có oxy được gọi là quá trình phân huỷ kỵ khí hoặc yếm khí Sản phẩm khí thu được là một hỗn hợp khí chủ yếu gồm khí mê-tan (CH4) và khí cacbonic (CO2) Hỗn hợp khí này được gọi là khí sinh học Khí sinh học được xem như là một nguồn nhiên liệu tái tạo thay thế cho các loại nhiên liệu truyền thống như: củi, than, than đá, Khí sinh học được sử dụng chủ yếu ở hộ gia đình vào việc đun nấu, thắp sáng, sưởi ấm, phơi sấy nông sản

Quy mô lớn hơn khí sinh học có thể dùng để chạy các động cơ diesel để phát điện hay bơm nước Tuy nhu cầu sử dụng khí sinh học là rất lớn (Bảng 2.2), nhưng nhìn chung vẫn còn một số hạn chế về mùi hôi và khả năng gây ăn mòn các đường dẫn, các thiết bị bằng kim loại, do hầu hết các hộ sử dụng hệ thống biogas đều chưa ứng dụng việc loại bỏ H2S (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lượng, 2010)

5

Bảng 2.2: Nhu cầu khí sinh học cho các mục tiêu sử dụng

Chạy động cơ máy nổ 0,60 – 0,70 m3/kw giờ

Chạy máy lạnh 1,2 m3/giờ/ m3 thể tích được làm lạnh Chạy máy ấp trứng 0,5 – 0,7 m3/giờ/ m3 buồng ấp

Chạy động cơ xăng 0,4 – 0,5 m3/mã lực

Chạy động cơ diezen 0,45 m3/mã lực

(Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân 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

Tài liệu tham khảo

Tỉ lệ phần trăm (%) các chất khí trong khí sinh học

Có thể thấy thành phần chính của khí sinh học là CH4 (50÷70%) và CO2

(30÷45%), ngoài ra còn có một số khí khác như: N2, H2S, H2, NH3, Trong tất cả các thành phần thì khí H2S là thành phần quan trọng nhất, quyết định đến chất lượng khí khi sử dụng và tuổi thọ của các dụng cụ, 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

6

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 trình phân hủy yếm khí của vật liệu hữu cơ chứa lưu huỳnh, H2S độc hại cho sức khỏe con người và gây ăn mòn trong đường ống, máy nén khí, bình chứa và các thiết bị bằng kim loại Đốt khí sinh học có chứa H2S tạo ra lưu huỳnh dioxit (SO2), tiền thân của mưa axit

Phương pháp sử dụng các dung môi hữu cơ chẳng hạn như selexol và polyethylene glycol để hấp thụ khí CO2 và các tạp chất khác Để tái sinh các chất hóa học hấp thụ có thể thực hiện bằng cách giảm áp lực và sử dụng nhiệt Nhìn chung, phương pháp này cho hiệu quả cao nhưng không kinh tế và khó áp dụng ở quy mô nhỏ (Greer and Diane, 2010)

Hơi nước trong khí sinh học thường được loại bỏ bằng phương pháp làm lạnh khí, làm cho độ ẩm ngưng tụ lại Khí khô sau đó được làm nóng lại từ sự trao đổi nhiệt Tuy nhiên, có nhiều phương pháp khác nhau để loại bỏ hơi nước, chẳng hạn như: hấp thụ với glycol hoặc hấp phụ với các tác nhân làm khô như gel silica (Janesville and Wisconsin, 2012)

2.2.4 Mối tương quan giữa tỷ lệ CH 4 và nhiệt trị khi đốt khí sinh học

Nhiệt trị của khí sinh học từ 5.200÷ 5.900 kcal/m3 (nhiệt trị của khí CH4 gần 9.000 kcal/m3), tùy thuộc vào phần trăm của CH4 hiện diện trong khí sinh học (Ngô

Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997) Theo Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003) thì giá trị năng lượng của khí sinh học là (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 lượng của khí sinh học là 21.48 MJ/m3 phụ thuộc vào hàm lượng mê-tan có trong hỗn hợp khí, hàm lượng mê-tan này lại phụ thuộc vào chất lượng của nguyên liệu Vì vậy giá trị nhiệt lượng của hỗn hợp khí thu được từ các nguồn nguyên liệu khác nhau thường dao động rất lớn (Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997) Khi lượng mê-tan trong khí sinh học thay đổi làm cho thể tích khí sinh học sử dụng cũng thay đổi theo Sự thay đổi này góp phần tạo nên sự khác biệt về nhu cầu sử dụng khí sinh học hàng ngày giữa các hộ chăn nuôi có sử dụng hệ thống biogas

Do thành phần chủ yếu của khí sinh học là khí CH4 nên khí sinh học cháy được và khi cháy có ngọn lửa màu đỏ xanh Sự đốt cháy khí sinh học với đầy đủ oxy sinh ra khí CO2, nước và nhiệt lượng theo phương trình phản ứng sau:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + Q (2.1)

học làm nhiên liệu (Takuro et al., 2012)

Trong phân hủy kỵ khí, H2S được tạo ra do nhóm vi khuẩn khử (sulfate reducing bacteria) Nhóm này là các vi khuẩn sinh trưởng kỵ khí, sử dụng sulfate làm chất nhận điện tử cuối cùng để oxy hóa hydro hay các hợp chất hữu cơ và tận thu năng lượng cho mục đích sinh trưởng (phản ứng 2.2) (Postage J R., 1984)

2CH2O + SO42- + H+  H2S + 2HCO3- (2.2)

Hình 2.1: Các bước khử sulfate thành sulfide

Sự khử sulfate thành sulfide tiêu thụ 8 điện tử và các quá trình sinh hóa thông qua nhiều bước trung gian với sự tham gia của nhiều loại enzyme khác nhau (Hình

2.2) (Frauque et al., 1991; Kremer and Hansen, 1988)

Hầu hết các nhóm vi khuẩn khử lưu huỳnh có nhu cầu dinh dưỡng đơn giản

và sinh trưởng tốt trong môi trường có nguồn cacbon/năng lượng ổn định (Postgate

J R., 1984) Nguồn cacbon và điện tử thích hợp bao gồm các axit hữu cơ mạch ngắn như acetate, lactate, pyruvate và rượu Các yếu tố ảnh hưởng tới sinh trưởng

của nhóm này bao gồm: nhiệt độ, pH, độ muối, nồng độ sulfide (Hao et al., 1996)

Phụ thuộc vào cách oxy hóa chất hữu cơ mà vi khuẩn khử lưu huỳnh có thể được phân chia thành hai nhóm trao đổi chất như sau (Widdel F., 1988):

Nhóm oxy hóa không hoàn toàn: oxy hóa các hợp chất hữu cơ đến acetate

Thuộc nhóm này chủ yếu là các loài thuộc chi Desulfovibrio spp

Hình 2.2: Vị trí của vi khuẩn khử sulfat trong chu trình cacbon và lưu huỳnh

(Muyzer and Stams, 2008)

Bắt đầu từ giai đoạn thứ hai của quá trình phân hủy kỵ khí H2S được tạo thành và kéo dài đến khi kết thúc quá trình tạo khí mê-tan Hình 2.3 Lượng khí H2S được tạo ra nhiều hay ít còn tùy thuộc vào mật độ vi khuẩn khử sulfat và lượng sulfat có trong môi trường Tuy nhiên, lượng sulfat này còn phụ thuộc vào thành phần protein có trong chất hữu cơ bị phân hủy

Sulfat bị khử thành sulfit

Sulfat bị khử thành sulfit

Sulfat bị khử thành sulfit

CO2

Các đại phân tử hữu cơ (protein, polysacccaride và lipid)

Các đơn phân (amino acid, đường đơn, acid hữu cơ)

Các chất hữu cơ đơn giản (lactate, butyrate và propionate)

ra từ chất thải chế biến thực phẩm có khoảng H2S từ 300 đến 700 ppm; nồng độ H2S của một bãi rác là khoảng 1000 ppm; nồng độ H2S khoảng 3000 ppm-10000 ppm trong các nhà máy xử lý nước thải kỵ khí; hàng chục ngàn ppm của H2S được tạo ra trong ngành công nghiệp da, công nghiệp giấy, hoặc các ngành công nghiệp lọc dầu Với nồng độ H2S tập trung cao gây ăn mòn các thiết bị, máy móc bằng kim loại và cũng có hại cho sức khỏe con người (Ping Ching, 2014) Đốt khí sinh học có chứa

H2S tạo ra oxit lưu huỳnh gây ăn mòn cao, do đó làm hạn chế việc sử dụng khí sinh

học cho nhiệt và phát điện (Su et al., 2014)

Ngoài ra, tiếp xúc lâu dài với H2S ở nồng độ thấp có thể gây phá hủy bộ nhớ

ở động vật và người Theo nghiên cứu của Đại học Calgary, cho biết có nhiều bằng chứng về mối liên hệ giữa các vấn đề về thần kinh và H2S Các nghiên cứu cho thấy rằng tiếp xúc liên tục ở mức không độc của có thể làm ức chế hoặc mất khả năng hoàn toàn hành vi học tập của con người khi tiếp xúc với các mức độ H2S khác nhau Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, khi tiếp xúc với các cấp nồng độ khác nhau của

H2S gây ảnh hưởng đến trí lực Tùy theo cấp nồng độ H2S mà sự ảnh hưởng lớn hay nhỏ Trường hợp tiếp xúc với các cấp cao nhất của H2S bị mất trí nhớ hoàn toàn Trong khi, những người tiếp xúc với mức thấp hơn có những kỷ niệm kém hơn so với một nhóm người không tiếp xúc với H2S Tuy nhiên, vẫn chưa có bằng chứng

về sự ảnh hưởng của H2S ở mức rất thấp đến các vấn đề sức khỏe con người (Grady Semmens, 2004)

Nghiên cứu của Jia et al (2011), đã xác định H2S có tham gia vào một số quá trình tế bào Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng H2S chủ yếu ảnh hưởng đến gen mã hóa các protein vận chuyển màng, quá trình giảm phân của tế bào, các yếu tố phiên mã protein và hô hấp trong ty thể H2S còn ảnh hưởng đến sự vận chuyển đường carbohydrate, vận chuyển ion, và vận chuyển axit amin Các hiệu ứng di động của

H2S có liên quan đến nhiều hệ thống sinh lý của cơ thể như hệ tim mạch và hệ thống thần kinh trung ương Các bệnh tim mạch như tăng huyết áp, 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

10

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 H 2 S trong khí sinh học

Việc loại bỏ H2S hiện nay đang là vấn đề nhận được sự chú ý nhiều nhất 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 này, vật liệu được chọn để làm giá thể sinh học là phân bò khô, trấu va sơ dừa Các vật liệu được chứa trong thùng nhựa PVC có thể tích là 220 lít và một thùng nước uống

22 lít Tỷ lệ các vật liệu phối trộn là 10 phân bò/ 1 trấu có thêm nước để tạo độ ẩm

và sơ dừa được sử dụng để chặn phần đáy va phần trên của cột lọc Nghiên cứu được thực hiện với 3 lưu lượng khí khác nhau tương đương với 3 thời gian lưu tồn của khí sinh học trong cột lọc Thời gian lưu tồn ngắn nhất là 158.4 giây và dài nhất

là 792 giây đối với cột lọc có thể tích là 220 lít Thời gian lưu tồn ngắn nhất là 15.84 giây và dài nhất là 79.2 giây đối với cột lọc có thể tích là 22 lít Kết quả cho thấy, hàm lượng H2S trong khí sinh học trước khi vào cột lọc 220 lít biến động từ

800 đến 3500 ppm có thể được lọc đến 100% với thời gian lưu tồn là 158.4 giây Kết quả với tỷ lệ tương tự cũng đạt được với cột lọc 22 lít, hiệu quả đạt từ 100% đến 87.5% (Đào Trọng Tín và Nguyễn Hữu Phong, 2009)

10.Nghiên cứu loại H2S trong khí sinh học bằng phương pháp lọc sinh học Nồng độ H2S dao động từ 612 đến 1500 ppm (trung bình 1060 ppm) Với thời gian lưu 400 giây thì hiệu quả loại bỏ H2S là hơn 99% Nhiệt độ và độ pH được duy trì tương ứng ở 300C và 7 Bùn trước khi sử dụng để lọc được lên men ổn định trong 7 ngày với thể tích bùn là 8,5 L Sau khi ổn định, bùn được để ráo nước để khí sinh học có thể xuyên qua được từ phía dưới Mô hình được lắp đặt tại cơ sở khí sinh học tại chỗ Tỷ lệ loại bỏ H2S tối đa trong nghiên cứu này là 359 gH2S/m3/h với thời

gian 2 tuần (Won et al., 2010)

Nghiên cứu sử dụng sắt xốp (thường được làm bằng gỗ vụn với oxit sắt hoặc hydroxit) để loại bỏ H2S từ khí sinh học Phương pháp của nghiên cứu này là dẫn khí sinh học qua cột lọc chứa sắt xốp Khi đó, H2S được sắt hấp phụ, qua thời gian vật liệu trở nên bão hòa và cần phải được thay thế Các chất thải về cơ bản là gỗ vụn được sử dụng làm phân bón Đây là vật liệu phù hợp nếu nồng độ H2S dưới 2500 ppm Nếu H2S có nồng độ cao vật liệu hấp phụ trở nên bão hòa một cách nhanh chóng và cần phải được thay thế thường xuyên, làm tăng chi phí sử dụng Vật liệu hấp phụ có thể được tái sinh từ ba đến năm lần Ngoài ra, than hoạt tính phủ kiềm

11

hoặc oxit rắn cũng được sử dụng để loại bỏ H2S Hệ thống sử dụng oxit kim loại với chi phí thấp nhất và có hiệu suất lọc tốt nhất để loại H2S Bênh cạnh đó, nghiên cứu còn đề cặp đến phương pháp sử dụng quá trình chà ẩm và chất xúc tác lỏng, để loại

bỏ H2S từ khí sinh học với nồng độ trên 2000 ppm Giai đoạn đầu tiên hấp thụ H2S vào dung dịch để tạo ra các ion hydro sulphua Giai đoạn thứ hai ôxy hóa các ion hydro sulphua thành lưu huỳnh nguyên tố, kết tủa trong dung dịch (Greer and Diane, 2010)

Mức độ của H2S trong khí sinh học phụ thuộc vào mức độ lưu huỳnh trong nguyên liệu đầu vào Mức độ được chấp nhận của H2S trong khí sinh học thay đổi tùy theo các loại thiết bị và mục đích sử dụng Nồi hơi thường đòi hỏi nồng độ H2S dưới 1000 ppm Nồng độ H2S thay đổi từ 200 đến 1000 ppm đối với các loại tuabin chạy bằng khí sinh học khác nhau Một số tuabin thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng khí sinh học có thể chịu đựng H2S lên đến 5000 ppm

Khi sử dụng khí sinh học cho lò hơi đòi hỏi phải loại bỏ H2S, hai đối tượng chính được sử dụng là sắt xốp và carbon hoạt tính Phương pháp là cho khí sinh học

đi qua hệ thống chứa oxit sắt hoặc than hoạt tính phủ với kiềm hoặc oxit rắn để quá trình hấp phụ xảy ra hiệu quả Đây là cách dễ dàng và tiết kiệm nhất là sử dụng vật liệu hấp phụ để làm 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 nồng độ H2S sau khi qua hệ thống là 210 ppm Phương pháp sử dụng nước thải oxy hóa để loại bỏ H2S Hệ thống bao gồm hai ngăn Ngăn đầu tiên, không khí xung quanh được trộn và hòa tan vào nước thải Sau đó nước thải được oxy hóa và được chuyển sang ngăn thứ hai Khi khí sinh học được bơm qua nước thải đã được oxy hóa, các H2S trong khí sinh học phản ứng với oxy hòa tan trong nước thải và oxy hóa lưu huỳnh Nước thải chứa lưu huỳnh sau đó được loại bỏ và được sử dụng để làm tăng thêm giá trị dinh dưỡng cho phân bón

Phương pháp sử dụng công nghệ lọc sinh học với giá thể là hữu cơ tổng hợp

để loại H2S Hệ thống này được thiết kế để làm cho các dòng khí sinh học có nồng

độ H2S đầu vào của 4.000 ppm giảm xuống còn dưới 50 ppm trong một lò phản ứng với một giai đoạn duy nhất Các bộ lọc biotrickling sử dụng vật liệu hấp phụ tổng hợp hữu cơ độc quyền được thiết kế để loại bỏ H2S nồng độ cao Vi khuẩn trên bề mặt của vật liệu tiêu thụ H2S, phá vỡ nó xuống thành lưu huỳnh và acid sulfuric (Greer and Diane, 2010)

12

Phương pháp loại bỏ H2S và siloxan từ khí sinh học và phá hủy các chất gây

ô nhiễm trong các lò phản ứng vi sóng Sử dụng vật liệu hấp phụ như than hoạt tính

để loại H2S và siloxane trong một lò phản ứng lò vi sóng nơi hydro sunfua và siloxane được loại bỏ trong một khí quét Bước tiếp theo, siloxane được oxy hóa thành silicon dioxide trong một lò phản ứng lò vi sóng thứ hai và loại bỏ với một bộ lọc Hydrogen sulfide đầu tiên bị ôxi hóa thành sulfur dioxide, sau đó bị khử thành lưu huỳnh trong lò vi sóng lò phản ứng thứ ba và loại bỏ với một bộ lọc trong quá trình khác, siloxane được kết hợp với nước để tạo thành silicon dioxide và hydrogen sulfide được giảm xuống nguyên tố lưu huỳnh trong lò phản ứng lò vi sóng Những chất phản ứng được loại bỏ với một bộ lọc Các khí quét còn lại chứa hydro và hydrocarbon trọng lượng phân tử thấp được trả lại cho dòng khí sinh học (Chang Yul Cha, 2012)

Nghiên cứu sử dụng sắt dạng bọt biển để loại bỏ H2S Một bộ phận điều khí

di động chứa glycol lạnh để loại bỏ độ ẩm, máy nén tăng áp suất khí 100-psi, một

bộ phận làm nóng khí và bộ lọc chứa carbon để loại bỏ siloxan (Janesville and Wisconsin, 2012)

Phương pháp thêm một lượng nhỏ không khí 2-6 %, tạo điều kiện cho vi khuẩn chuyển hóa H2S thành lưu huỳnh nguyên tố phát triển trên các giá thể và kết tủa lưu huỳnh nguyên chất được tạo thành Sau đó, trọng lực sẽ làm lưu huỳnh rơi xuống và được thu dễ dàng Xử lý khí H2S bằng bộ lọc Biotrickling sử dụng chủng

vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh lợi thế hơn các phương pháp hóa lý, chẳng hạn như

thời gian thích ứng ngắn hơn và khả năng loại bỏ cao hơn (Kobayashi et al., 2012)

Nghiên cứu sử dụng hệ thống xử lý khí sinh học kết hợp Với quy trình: (1) dẫn khí sinh học qua thanh lọc khí sinh học nhằm loại bỏ H2S, (2) sau đó tiếp tục cho khí đầu ra qua môi trường có chứa vi tảo, các vi tảo sử dụng carbon dioxide làm nguồn carbon để thực hiện quá trình quang hợp, (3) khí đầu ra được sử dụng để làm nhiên liệu chạy máy phát điện Sản phẩm khí từ máy phát điện chứa carbon dioxide được dẫn trở lại vào môi trường có chứa vi tảo ở mắc xích trước để cung cấp nguồn carbon cần thiết cho quang hợp của tảo Đồng thời, nước thải hoặc chất thải và thậm chí sinh khối vi tảo được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất khí sinh học hoặc sử

dụng làm sinh khối phục vụ cho con người (Ping et al., 2013)

Nghiên cứu thử nghiệm hệ thống lọc khí sinh học quy mô nhỏ thay thế cho các hệ thống nước cọ rửa thông thường tại trang trại chăn nuôi lợn ở Miaoli County, Đài Loan Sử dụng bộ lọc có thể tích 62,8 lít, bộ lọc thứ nhất chứa rễ khí khô của

cây dương xỉ (Sphaeropteris lepifera) và vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh, bộ lọc thứ

hai có thêm nhựa sinh học Nồng độ H2S là 5600 mg/m3 và tốc độ dòng chảy khí sinh học là 4 lít/phút Bộ lọc có thể loại bỏ 26,9 g H2S/m3/h Có thể thấy rằng hầu hết H2S được oxy hóa thành lưu huỳnh (S) và tích tụ trên bề mặt của rễ khô cây

13

dương xỉ (0,084 g S/g rễ khí khô) Kết quả cho thấy bộ lọc chứa rễ khí khô và hỗn hợp vòng Raschig nhựa loại bỏ H2S tốt hơn Tuy nhiên, lưu huỳnh là sản phẩm chủ đạo của chất oxy hóa lưu huỳnh ở mức 7% O2, do đó cần định kì xả nước sinh ra từ

bộ lọc với nước thải từ hệ thống xử lý nước thải trong nông trại để duy trì hiệu quả loại bỏ H2S (Su et al., 2014)

Các nghiên cứu loại H2S khỏi khí sinh học đã thực hiện nhằm hạn chế các tác động xấu của nó đến sức khỏe con người, tuổi thọ của các thiết bị và chất lượng môi trường xung quanh Các nghiên cứu được thực hiện với nhiều phương pháp và chất liệu khác nhau, sử dụng công nghệ cao và kỹ thuật hiện đại Nhưng những phương pháp này không phù hợp đối với các nước có trình độ kỹ thuật và công nghệ còn hạn chế, trong đó có Việt Nam Ở Việt Nam, khí sinh học ngày càng trở nên phổ biến đối với người dân Tuy nhiên, việc sử dụng còn nhỏ lẻ và chưa thực hiện việc loại H2S trước khi sử dụng Cho nên, việc tìm kiếm các giải pháp đơn giản, rẻ tiền,

dễ sử dụng để loại H2S khỏi khí sinh học là thật sự cần thiết

2.3.3 Các nghiên cứu loại H 2 S bằng phôi sắt

Nghiên cứu của Greer and Diane (2010), sử dụng sắt xốp và miếng sắt bọt biển để loại H2S khỏi khí sinh học đã được thực hiện Trong nghiên cứu này có sử dụng máy làm lạnh glycol để loại bỏ độ ẩm từ khí sinh học trước khi qua hệ thống lọc H2S Sau một thời gian sử dụng vật liệu hấp phụ trở nên bão hòa với H2S Khi

đó, cần thiết phải thay thế bằng hệ thống mới, hoặc tái sinh lại vật liệu hấp phụ Vật liệu có thể được tái sinh 2-3 lần bằng cách cho vật liệu tiếp xúc với oxy trong không khí và có sự hổ trợ của nước Trong nghiên cứu này chỉ mới đề cặp đến vật liệu được sử dụng để loại H2S và phương pháp thực hiện, chưa đề cặp đến hiệu suất loại

H2S là bao nhiêu, hiệu suất cao hay thấp Bênh cạnh đó, tác giả cũng chưa đề cặp đến lưu lượng của dòng khí sinh học qua hệ thống lọc là bao nhiêu, gây khó khăn trong việc đánh giá khả năng loại H2S của vật liệu sắt

Nghiên cứu của Xiaohui et al (2008), thực hiện loại bỏ H2S dựa trên hệ thống SBA-15 sử dụng oxit sắt ở nhiệt độ phòng, với phản ứng khí vững chắc trong một mạng tinh thể ngậm nước mỏng oxit kim loại Phản ứng khử lưu huỳnh bị chi phối bởi quá trình chuyển giao khối lượng và phân ly H2S được thực hiện trong màng nước trên bề mặt của oxit sắt Ngoài ra, các tính năng cơ bản của vật chất và cung cấp đủ oxy là cần thiết cho phản ứng Quá trình này dẫn đến sự hình thành của lưu huỳnh Vật liệu hấp phụ được cho vào cột hình chữ U được làm bằng thủy tinh (350 mm chiều dài và đường kính là 8 mm) Lưu lượng dòng khí sinh học đi qua lọc

là 500 ml/phút với nồng độ H2S là 1000 ppm, trong điều kiện cân bằng không khí Lưu lượng khí được điều khiển bởi một hệ thống điều khiển lưu lượng (FMA- 700) Khí đầu vào và đầu ra được phân tích bằng máy sắc ký khí (Shimadzu, GC2010) được trang bị một máy dò ngọn lửa trắc quang (Cục Kiểm lâm) Tất cả các khí đầu

14

ra từ các lò phản ứng đã được lấy mẫu với một hệ thống tự động lấy mẫu và phân tích trực tiếp mỗi phút Hệ thống ngưng hoạt động khi nồng độ đầu ra của H2S là 50 ppm Hiệu quả loại H2S lên đến 701 mgS/g chất hấp phụ

Quá trình loại khí H2S từ khí sinh học xảy ra trên bề mặt của oxit sắt theo các phản ứng sau:

15

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu đã được thực hiện từ tháng 7/2014 đến tháng 11/2014 tại xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, TP Cần Thơ

3.2 Phương tiện và thiết bị sử dụng nghiên cứu

3.2.1 Phương tiện nghiên cứu

+ Phôi sắt là vật liệu hấp phụ được sử dụng trong nghiên cứu để làm lõi cột lọc H2S

+ Ống nhựa PVC Ø90 mm được sử dụng làm vỏ cột lọc

+ Mô-tơ bơm khí (công suất 1 m3/h) được sử dụng để tạo mức lưu lượng khí sinh học qua cột lọc theo mong muốn Môtơ được sử dụng kín khí hoàn toàn (phụ lục 7.2)

+ Túi nhôm được sử dụng để thu mẫu khí (phụ lục 7.2)

3.2.2 Thiết bị sử dụng trong phân tích và đo đạc

Thành phần khí được xác định bằng máy biogas 5000 (model: Geotech, do Anh sản xuất) (phụ lục 7.1)

Lưu lượng khí được xác định bằng máy đo lưu lượng khí mass flow metter (model :GFM37, do Hoa Kỳ sản suất) (phụ lục 7.1)

Lưu lượng khí sinh học qua lọc được điều chỉnh bằng đồng hồ đo lưu lượng Ritter, do Đức sản xuất (phụ lục 7.1)

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Thu thập thông tin về quy mô chăn nuôi và hiện trạng sử dụng hệ thống biogas của các nông hộ thuộc khu vực khảo sát

Sử dụng các biểu bảng phỏng vấn (phụ lục 1) để phỏng vấn 10 nông hộ có sử dụng túi ủ biogas thuộc khu vực khảo sát về quy mô chăn nuôi, tình trạng túi ủ - chứa và các yếu tố liên quan đến hệ thống biogas và việc sử dụng khí sinh học của các nông hộ khảo sát

3.3.2 Thu mẫu và phân tích thành phần khí sinh học

Phương pháp thực hiện: sử dụng máy Biogas 5000 để phân tích thành phần khí sinh học tại 10 hộ sử dụng túi ủ biogas thuộc huyện Phong Điền, TP Cần Thơ Mẫu khí sinh học được thu vào túi nhôm tại vị trí trên đường ống dẫn khí sinh học

từ túi chứa vào bếp để phân tích thành phần khí (CH4, CO2, H2S) Mẫu được phân tích ngay sau khi thu

16

3.3.3 Đo lưu lượng khí sinh học khi nông hộ sử dụng bếp

Phương pháp thực hiện: chọn năm hộ trong nhóm khảo sát để đo lưu lượng dòng khí sinh học khi nông hộ sử dụng cho đun nấu Van an toàn của các túi khảo sát được đồng nhất về mực nước, trước khi thực hiện đo lưu lượng Thực hiện đo lưu lượng tại vị trí thu và phân tích thành phần khí sinh học (giữa túi chứa và bếp), tiến hành lắp đặt máy đo lưu lượng khí - Mass flow metter (GFM-37), điều chỉnh bếp cháy ở các cấp lửa sử dụng nhỏ nhất và lớn nhất Ghi nhận giá trị lưu lượng dòng khí sinh học máy ghi nhận được

3.3.4 Thí nghiệm loại bỏ H 2 S trong khí sinh học bằng các khối lượng phôi sắt khác nhau

 Phương pháp thực hiện

Chuẩn bị vật liệu: phôi sắt sau khi mua về từ các cửa hàng tiện sắt, thép (Hình 3.5A) được trải đều và để trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời, kết hợp với tưới nước 1 lần vào buổi trưa mỗi ngày, nhằm tạo điều kiện để oxy trong không khí oxy hóa phôi sắt thành các oxit sắt II và III Các oxit sắt này mới có khả năng loại bỏ

H2S khỏi khí sinh học Thời gian để quá trình oxy hóa xảy ra hoàn toàn là 10 ngày Sau 10 ngày bị oxy hóa trên bề mặt của phôi sắt xuất hiện màu đỏ nâu (Hình 3.5B)

Hình 3.1: Phôi sắt trước khi phơi (A) và sau 10 ngày phơi (B) Chế tạo cột lọc: tiến hành cân phân chia vật liệu phôi sắt đã được oxy hóa theo 4 khối lượng khác nhau (1, 2, 3, 4 kg) tương ứng với 4 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần Vỏ cột lọc được sử dụng là ống nhựa PVC Ø90 mm Các khối lượng phôi sắt sau khi cân được cho vào ống nhựa PVC Ø90 mm, đồng thời nén tối đa Sau khi được nén tối đa thì khối lượng phôi sắt 1, 2, 3, 4 kg tương ứng với các chiều dài cột là 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 m (Bảng 3.1)

B

A

17

Túi chứa khí sinh học

Mô-tơ bơm khí

Đồng hồ Ritter Cột lọc

Bếp

Van điều chỉnh lưu lượng

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm loại H2S

Ghi chú: đường đi của khí sinh học