Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến khả năng sinh khí sinh học và methane trong bể khí sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - - MA QUỐC TRƯỞNG ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ðỘ MÔI TRƯỜNG ðẾN KHẢ NĂNG SINH KHÍ SINH HỌC VÀ METHANE TRONG BỂ KHÍ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - - MA QUỐC TRƯỞNG ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ðỘ MÔI TRƯỜNG ðẾN KHẢ NĂNG SINH KHÍ SINH HỌC VÀ METHANE TRONG BỂ KHÍ SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH : CHĂN NUÔI Mà SỐ : 60.62.01.05 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VŨ CHÍ CƯƠNG PGS.TS BÙI QUANG TUẤN HÀ NỘI - 2013 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ học vị Tôi xin cam ñoan rằng, giúp ñỡ ñể thực luận văn ñược cám ơn thông tin trích dẫn luận văn ñều ñã ñược rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Ma Quốc Trưởng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… i LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành ñề tài này, cố gắng thân, nhận ñược nhiều quan tâm giúp ñỡ thầy cô giáo trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội thầy cộng Viện Chăn nuôi, gia ñình ñồng nghiệp Trước hết xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc: PGS.TS Vũ Chí Cương, Viện Chăn nuôi; PGS.TS Bùi Quang Tuấn, Bộ môn Dinh dưỡng - Thức ăn chăn nuôi, Khoa Chăn nuôi Nuôi trồng thủy sản, Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội, ñã tận tình hướng dẫn, bảo giúp ñỡ suốt trình thực ñề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Chăn nuôi Nuôi trồng thủy sản thầy, cô giáo ñã tận tình giúp ñỡ bảo trình học tập Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Môi trường chăn nuôi thuộc Viện Chăn nuôi ñồng nghiệp cộng ñã tận tình giúp ñỡ bảo trình nghiên cứu, thực thí nghiệm Viện Do thời gian kiến thức có hạn, ñề tài không tránh khỏi hạn chế, thiếu sót Vì mong nhận ñược ý kiến ñóng góp thầy cô giáo toàn thể bạn ñọc Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 04 tháng 10 năm 2013 Tác giả Ma Quốc Trưởng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… ii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục ñồ thị viii ðẶT VẤN ðỀ 1 Tính cấp thiết ñề tài Mục ñích ý nghĩa ñề tài 2.1 Mục ñích 2.2 Yêu cầu 2.3 Ý nghĩa thực tiễn Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Một số khái niệm khí sinh học 1.1.1 Khí sinh học 1.1.2 Cơ chế tạo thành khí sinh học hệ thống biogas 1.1.3 Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả sinh khí biogas 1.2 Lợi ích công nghệ khí sinh học 10 1.2.1 Cung cấp lượng 10 1.2.2 Hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trường 11 1.3 Một số hệ thống tạo biogas 11 1.3.1 Hồ kỵ khí che phủ 11 1.3.2 Bể phân hủy chảy ống 11 1.3.3 Bể phân hủy kỵ khí khuấy trộn ñều 11 1.3.4 Bể phân hủy tiếp xúc 12 1.3.5 Bể phân hủy lọc kỵ khí 12 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iii 1.3.6 Bể phân hủy có ñệm bùn khí lơ lửng dòng chảy ngược 12 1.3.7 Bể phân hủy có lớp bùn hạt bành trướng 13 1.3.8 Bể lọc ñệm bùn chảy ngược 13 1.3.9 Bể phân hủy kỵ khí có vách ngăn 13 1.4 Sự phát triển biogas Việt Nam 13 1.4.1 Thời kỳ (1960-1975) 14 1.4.2 Thời kỳ hai (1976-1980) 14 1.4.3 Thời kỳ ba (1981-1990) 14 1.4.4 Thời kỳ bốn (1991-2002) 15 1.4.5 Thời kỳ năm (từ năm 2003 tới nay) 16 1.5 Kỹ thuật quản lý vận hành hệ thống biogas 17 1.5.1 Chuẩn bị nguyên liệu nạp 17 1.5.2 Pha loãng hòa trộn nguyên liệu 17 1.5.3 Nạp nguyên liệu 18 1.5.4 Theo dõi chất lượng khí sử dụng khí 18 1.5.5 Vận hành hệ thống biogas hàng ngày 18 1.5.6 Theo dõi sản lượng khí 18 1.6 Biện pháp xử lý nước thải từ hệ thống biogas 19 1.7 Tình hình nghiên cứu nước nước 19 1.7.1 Tình hình nghiên cứu nước 19 1.7.2 Tình hình nghiên cứu nước 20 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 ðối tượng nghiên cứu 23 2.2 Vật liệu nghiên cứu: 23 2.3 ðịa ñiểm thời gian thí nghiệm 23 2.4 Nội dung nghiên cứu 23 2.5 Phương pháp nghiên cứu 24 2.5.1 Bố trí thí nghiệm 24 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iv 2.5.2 Xác ñịnh thành phần hóa học hỗn hợp chất thải chăn nuôi lợn (phân, nước tiểu, nước rửa chuồng) làm nguyên liệu nạp vào bể khí sinh học 2.5.3 Xác ñịnh ảnh hưởng nhiệt ñộ môi trường ñến nhiệt ñộ ñất nhiệt ñộ bên bể khí sinh học 2.5.4 24 25 Xác ñịnh ảnh hưởng nhiệt ñộ môi trường ñến lượng khí methane sinh bể khí sinh học 25 2.5.5 Mối tương quan loại nhiệt ñộ với 25 2.5.6 Phương pháp xử lý số liệu 25 Chương : KẾT QUẢ THẢO LUẬN 3.1 Thành phần hóa học hỗn hợp phân ñưa vào bể khí sinh học thí nghiệm 3.2 3.4 28 Ảnh hưởng nhiệt ñộ trời ñến nhiệt ñộ ñất ñộ sâu khác 3.3 28 30 Ảnh hưởng nhiệt ñộ trời ñến nhiệt ñộ bể khí có hai mức sâu khác 31 Khả sinh khí sinh học thời gian thí nghiệm 37 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 50 Kết luận 50 ðề nghị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 56 MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA 59 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABBH Acid béo bay C Carbon tổng số CHC Chất hữu Hhp Hỗn hợp phân KSH Khí sinh học N Nitơ tổng số t1 Nhiệt ñộ bể khí ño ñộ sâu 1,4m t2 Nhiệt ñộ bể khí ño ñộ sâu 1,8 m; t1s Nhiệt ñộ ñất ño ñộ sâu 1,4 t2s Nhiệt ñộ ñất ño ñộ sâu 1,8 m VCK Vật chất khô VS Chất rắn dễ bay COD Nhu cầu oxy hóa học VFA Acid béo dễ bay Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vi DANH MỤC CÁC BẢNG STTT Tên bảng Trang 1.1 Nồng ñộ chất gây ức chế trình lên men vi khuẩn kỵ khí 1.2 Khả sinh khí nguyên liệu từ phân 10 3.1 Thành phần hóa học hỗn hợp phân lợn nạp vào bể biogas 28 3.2 Diễn biến nhiệt ñộ môi trường nhiệt ñộ ñất ñộ sâu khác theo tháng 30 3.3 Diễn biến nhiệt ñộ bể mức sâu 1,4 m 1,8 m theo tháng 32 3.4 Tương quan nhiệt ñộ bể khí nhiệt ñộ ñất ñộ sâu khác 33 3.5 Diễn biến khả sinh khí sinh học theo tháng 38 3.6 Tương quan nhiệt ñộ bể khí sinh học với sản lượng khí sinh học (lít/kg VCK) 3.7 40 Tương quan nhiệt ñộ môi trường sản lượng khí sinh học (lít/kg VCK) 43 3.8 Diễn biến khả sinh khí methane theo tháng 45 3.9 Tương quan nhiệt ñộ bể khí lượng khí methane (lít/kg hỗn hợp phân nước tiểu) 3.10 47 Tương quan nhiệt ñộ môi trường suất khí methane (lít/1kg VCK) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 48 vii DANH MỤC CÁC ðỒ THỊ STTT 3.1 Tên ñồ thị Trang Diễn biến nhiệt ñộ môi trường nhiệt ñộ ñất ñộ sâu khác theo tháng 31 3.2 Diễn biến nhiệt ñộ bể mức sâu 1,4 m 1,8 m theo tháng 32 3.3 Tương quan bậc nhiệt ñộ ñất nhiệt ñộ bể khí 34 3.4 Tương quan bậc nhiệt ñộ ñất nhiệt ñộ bể khí 35 3.5 Tương quan bậc nhiệt ñộ ñất nhiệt ñộ bể khí 36 3.6 Diễn biến suất khí sinh học (lít/kg hhp tươi) 39 3.7 Diễn biến suất khí sinh học (lít /kg VCK phân) (lít /kg CHC phân) 3.8 ðồ thị tương quan hồi qui bậc bậc nhiệt ñộ bể ñộ sâu 1,4m sản lượng khí sinh học 3.9 48 Hồi qui bậc nhiệt ñộ môi trường sản lượng CH4 (lít/ kg VCK) 3.15 47 Hồi qui bậc nhiệt ñộ môi trường sản lượng CH4 (lít/ kg VCK) 3.14 46 Diễn biến khả sinh khí methane theo tháng (lit/kg VCK lit/kg CHC) 3.13 44 Diễn biến khả sinh khí methane theo tháng (lít/kg hỗn hợp phân nước tiểu) 3.12 42 ðồ thị tương quan hồi qui bậc bậc nhiệt ñộ môi trường sản lượng khí sinh học 3.11 41 ðồ thị tương quan hồi qui bậc bậc nhiệt ñộ bể 1,8m sản lượng khí sinh học 3.10 39 49 Hồi qui bậc nhiệt ñộ môi trường sản lượng CH4 (lít/ kg VCK) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 49 viii ðồ thị 3.12: Diễn biến khả sinh khí methane theo tháng (lit/kg VCK lit/kg CHC) Các phương trình hồi qui ñường hồi quy (bảng 3.9 3.10; ñồ thị 3.13 3.14) thể mối tương quan thuận nhiệt ñộ môi trường với suất khí methane (P 0,05) Mức ñộ tương quan lượng khí methane ñược tạo với nhiệt ñộ bể biogas mạnh so với nhiệt ñộ môi trường không khí bên Bảng 3.9: Tương quan nhiệt ñộ bể khí lượng khí methane (lít/kg hỗn hợp phân nước tiểu) Stt Phương trình hồi qui Mức sâu 1,4m bể CH4 (Lit/kg VCK) = - 359,6 + 20,87*t1 CH4 (Lit/kg VCK) = 560,5 - 52,84*t1 + 1,450*(t1)2 CH4 (Lit/kg VCK) = 14518 - 1749*t1 + 69,43*(t1)2 - 0,9*(t1)3 Mức sâu 1,8m bể CH4 (Lit/kg VCK) = - 359,8 + 20,96*t2 CH4 (Lit/kg VCK) = 586,3 - 55,16*t2 + 1,504*(t2)2 CH4 (Lit/kg VCK) = 14615 – 1769*t2 + 70,59*(t2)2 - 0,9195*(t2)3 Tương quan R2 (%) P Bậc Bậc 55,1 56,7 0,000 0,107 Bậc 60,8 0,009 Bậc Bậc 54,7 56,5 0,000 0,093 Bậc 60,7 0,007 Ghi chú: t1 nhiệt ñộ ño ñộ sâu 1,4m bể; t2 nhiệt ñộ ño ñộ sâu 1,8 m bể khí Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 47 Bảng 3.10: Tương quan nhiệt ñộ môi trường suất khí methane (lít/1kg VCK) Stt Phương trình hồi qui Tương R2 quan (%) P CH4 (Lit/kg VCK) = - 94,36 + 11,5*to Bậc 44,8 0,000 CH4 (Lit/kg VCK) = - 60,0 + 8,46*to + Bậc 44,8 0,811 Bậc 49,6 0,012 0,0659*(to)2 CH4 (Lit/kg VCK) = 1334 - 189,4*to+ 8,966*(to)2 - 0,1285*(to)3 Ghi chú: to nhiệt ñộ ño ñộ môi trường ño ñộ cao 1m so với mặt ñất; VCK: Vật Chất Khô nguyên liệu nạp (hỗn hợp phân nước tiểu)vào bể khí sinh học; Hồi qui nhiệt ñộ môi trường sản lượng CH4 ðồ thị 3.13: Hồi qui bậc nhiệt ñộ môi trường sản lượng CH4 (lít/ kg VCK) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 48 ðồ thị 3.14: Hồi qui bậc nhiệt ñộ môi trường sản lượng CH4 (lít/ kg VCK) ðồ thị 3.15: Hồi qui bậc nhiệt ñộ môi trường sản lượng CH4 (lít/ kg VCK) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 49 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ Kết luận - Thành phần hóa học hỗn hợp phân nước tiểu lợn nguyên liệu nạp cho bể khí sinh học tương ñối thích hợp ðây nguyên liệu nạp cho tiềm sinh khí sinh học khí methane tốt thích hợp cho lên men vi sinh vật lên men sinh khí yếm khí, ñặc biệt nhóm vi khuẩn methanogenesis - Nhiệt ñộ môi trường có tương quan thuận chiều với nhiệt ñộ ñất ñộ sâu khác nhau, mức ñộ tương quan phụ thuộc vào ñộ sâu ñất Nhiệt ñộ môi trường có xu hướng giảm dần từ tháng ñến tháng 01, thấy tăng từ tháng 02 Khuynh hướng tương tự lòng ñất, ñộ sâu khác Tuy nhiên, nhiệt ñộ ổn ñịnh ñộ sâu tăng dần Từ ñộ sâu 1,8m nhiệt ñộ có biến ñộng nhỏ theo tháng - Nhiệt ñộ ñất có tương quan thuận chiều chặt chẽ với nhiệt ñộ bể khí sinh học mức sâu tương ứng Tương quan hồi qui bậc chặt chẽ ñộ sâu 1,4m 1,8m với hệ số xác ñịnh (R2) tương ứng 98,7% 90% Có thể sử dụng phương trình hồi qui ñể ước tính nhiệt ñộ bể khí sinh học mức sâu 1,4m 1,8m từ nhiệt ñộ môi trường ño ñộ cao 1,0m cách mặt ñất - Khả sinh khí biogas khí methane bể khí sinh học có xu hướng giảm dần từ tháng ñến tháng 01 Xu hướng trùng với xu hướng giảm nhiệt ñộ môi trường nhiệt ñộ bể khí mức sâu khác Nhiệt ñộ bể khí mức 1,4m 1,8m có tương quan hồi qui bậc bậc với suất khí methane (lít/kg hỗn hợp phân) Tiềm sinh khí sinh học cao từ tháng 810 nhiệt ñộ môi trường dao ñộng 27oC – 31oC, nhiệt ñộ bể mức 28oC – 29oC Ngược lại, tiềm sinh khí ñi nhiệt ñộ môi trường biến ñộng mạnh, thấp 24oC từ tháng 11 – 02 Nhiệt ñộ bể khí sinh học qua nghiên cứu thấy thích hợp 28oC, nhiệt ñộ môi trường trung bình 30oC ðề nghị Nghiên cứu từ tháng ñến tháng 02 năm sau cho thấy ñặt bể khí sinh học mức sâu 1,8m phù hợp có mức ñộ khí sinh học ổn ñịnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 50 Cần tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt ñộ cao mùa xuân, mùa hè ñến sản lượng khí sinh học ñể có ñánh giá hoàn chỉnh Vì nghiên cứu này, khả sinh khí sinh học methane chưa ñược ñánh giá từ tháng – tháng Do vậy, chưa ñánh giá ñược ảnh hưởng nhiệt ñộ cao ñến khả sinh khí sinh học methane bể khí sinh học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Cục Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2007) ðề án ñổi chăn nuôi lợn giai ñoạn 2007-2020, Cục chăn nuôi, Hà Nội Cục Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2011) Công nghệ khí biogas quy mô họ gia ñìn Tài liệu tập huấn cho kỹ thuật viên khí sinh học Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Lân Dũng Ngô Kế Sương (1997) Sản xuất khí ñốt (biogas) kỹ thuật lên men kỵ khí Nhà xuất Nông nghiệp Nguyễn Quang Khải (1995) Công nghệ khí sinh học Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Nguyễn Võ Châu Ngân, Nguyễn Trường Thành, Nguyễn Hữu Lộc, Nguyễn Trí Ngươn, Lê Ngọc Phúc, Nguyễn Trương Nhật Tân (2012a) Khả sử dụng lục bình rơm thải làm nguyên liệu nạp bổ sung cho hầm ủ biogas Tạp chí khoa học trường ðại học Cần Thơ, 22a, 213-221 Nguyễn Võ Châu Ngân, Klaus Fricke (2012b) Thu hồi lượng từ trình ủ yếm khí kết hợp phân heo rơm sau ủ nấm ñồng sông Cửu Long Tạp chí Môi trường, (1-2) Nguyễn Võ Châu Ngân, Lê Hoàng Việt, Nguyễn ðắc Cử Nguyễn Hữu Phong (2012) So sánh khả sinh khí mẻ ủ yếm khí bán liên tục với nguyên liệu nạp khác có nấm Trichoderma Tạp chí khoa học trường ðại học Cần Thơ, 23, 105-112 Lâm Vĩnh Sơn, Nguyễn Trần Ngọc Phương (2011) Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải chăn nuôi mô hình biogas có bổ sung bã mía Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công nghệ sinh học năm 2011 Lâm Minh Triết Lê Hoàng Việt (2009) Vi sinh vật Nước Nước thải NXB Xây dựng 10 Vũ Thị Khánh Vân., Trần Thị Bích Ngọc, Vũ Dương Quỳnh., Phạm Hùng Cường, Vũ Chí Cương Lê ðình Phùng (2012a) Bài tiết nitơ phốt từ chất thải lợn 15-35 Kg ñược ăn phần co mức protein thô xơ thô khác Tạp Chí Hội Chăn Nuôi 10, 22-28 11 Vũ Thị Khánh Vân, Trần Thị Bích Ngọc, Vũ Dương Quỳnh, Phạm Hùng Cường, Vũ Chí Cương Lê ðình Phùng (2012b) Ảnh hưởng mức protein thô xơ thô phần ñến phát thải Nitơ, Phốtpho, Hydro Sulfua, Amoniac khí nhà kính từ chất thải lợn giai ñoạn 30-60 kg tạp Chí Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn 15, 62-70 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 52 12 Vũ Thị Khánh Vân, Trần Thị Bích Ngọc, Vũ Dương Quỳnh, Phạm Hùng Cường, Vũ Chí Cương Lê ðình Phùng (2012c) Ảnh hưởng mức protein thô xơ thô phần ñến phát thải Nitơ, Phốtpho, Hydro Sulfua, Amoniac khí nhà kính từ chất thải lợn từ 60 kg ñến xuất chuồng tạp Chí Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn 10, 107-115 13 Vũ Thị Khánh Vân, Trần Thị Bích Ngọc, Vũ Dương Quỳnh, Phạm Hùng Cường, Vũ Chí Cương Lê ðình Phùng (2013) Phát thải khí Ammonia, Hydro Sulfua khí nhà kính từ chất thải lợn sinh trưởng 15-35 kg ñược ăn phần có mức protein thô xơ thô khác Tạp Chí Hội Chăn Nuôi 12, 45-50 Tài liệu tiếng Anh 14 Appels, L., Baeyens, J., Degrève, J & Dewil, R (2008) Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge Progress in Energy and Combustion Science 34(6), 755-781 15 Appels, L., Degrève, J., Van der Bruggen, B., Van Impe, J & Dewil, R (2010) Influence of low temperature thermal pre-treatment on sludge solubilisation, heavy metal release and anaerobic digestion Bioresource Technology 101(15), 5743-5748 16 Berner, W., Bucher, P., Oeschger, H., Stauffer, B., 1975 Analysis and interpretation of gas content and composition in natural ice AISH/AIMPA Symposium, Isotopes and Impurities in Snow and Ice, Grenoble 17 Borjesson P (2008) Biogas from waste materials as transportation fuel-benefits from an environmental point of view Water science and technology: a journal of the International Association on Water Pollution Research, 57, 271-275 18 Bougrier, C., Delgenes, J.-P & Carrere, H (2008) Effects of thermal treatments on five different waste activated sludge sample sulubilisation, physical properties and anaerobic digestion Chem Eng J 139(2), 236-244 19 Canh TT, Aarnink AJA, Mroz Z, Jongbloed AW, Schrama JW & Verstegen MWA (1998a) Influences of electrolyte balance and acidifying calcium salts in the diet of growing-finishing pigs on urinary pH, slurry pH and ammonia volatilisation from slurry Livestock Production Science 56, 1-13 20 Climent, M., Ferrer, I., Baeza, M.D., Artola, A., Vazquez, F & Font, X (2007) Effects of thermal and mechanical pre-treatments of secondary sludge on biogas production under thermophilic conditions Chem Eng J 133, 335-342 21 Denac, M., Miguel, A., Dunn, I.J., 1988 Modeling dynamic experiments on the anaerobic degradation of molasses wastewater Biotechnol Bioeng 33, 1–10 22 Elango D, Pulikesi M, Baskaralingam P, Ramamurthi V, Sivanesan S(2007) Production of biogas from municipal solid waste withdomestic sewage J Hazard Mater 141:301 – 304 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 53 23 Hansen, M.N., Kai, P., Moller, H.B., 2006 Effects of anaerobic digestion and methane productivity of Solids Transactions of the ASAEBE 50, 193–200 24 Jeong, T.Y., Cha, G.C., Choi, S.S & Jeon, C (2007) Evaluation of Methane Production by the Thermal Pretreatment of Waste Activated Sludge in an Anaerobic Digester J Ind Eng Chem 13, 856–863 25 Kalia, A.K., Singh, S.P., 1996 Performance evaluation of Pragati & KVIC biogas plant in hilly regions Biogas Forum 64, 6–10 26 Kashyap D.R, K.S Dadhich, S.K Sharma 2003 Biomethanation under psychrophilic conditions: a review Bioresource Technology 87 (2003) 147–153 27 Kumar, R., Gupta, M.K & Kanwar, S.S (1999) Fate of bacterial pathogens in cattle dung slurry subjected to anaerobic digestion World Journal of Microbiology and Biotechnology 15(3), 335-338 28 Le PD, Aarnink AJA, Ogink NWM, Becker PM & Verstegen MWA (2005a) Odour from animal production facilities: its relation to diet Nutrition Research Reviews 18, 3-30 29 Lise Appels, Jan Baeyens, Jan Degrève & Raf Dewil (2008) Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge Energy and Combustion Science 34:755-781 30 Nguyen Gia Luong and Bui Xuan An (2002) Current types of biogas plants in Vietnam Proc Intl Seminar in biogas technology for ruranl mountainous development and urban areas, Hanoi, Vietnam, Jan/2002 31 McGhee, T.J., 1968 Low temperature anaerobic digestion, Ph.D thesis, University of Kansas University Microfilms, Ann Arbor, Michigan 32 Nges, I.A & Liu, J (2009) Effects of anaerobic pretreatment on the degradation of dewatered sludge Renewable energy 34, 1795-1800 33 Otto ER, Yokoyama M, Von Bermuth RD, Van Kempen T & Trottier NL (2003) Ammonia, volatile fatty acids, phenolics and odour offensiveness in manure from growing pigs fed diets reduced in protein concentration Journal of Animal Science 81, 1754-1763 34 Phothilangka, P., Schoen, M.A., Huber, M., Luchetta, P., Winkler, T & Wett, B (2008) Prediction of thermal hydrolysis pretreatment on anaerobic digestion of waste activated sludge Water science and technology 58(7), 1467-1473 35 Rehmet, S., Sinn, G., Robstad, O 1999 Two outbreaks of trichinellosis in the state of Northrhine-Westfalia, Germany, 1998 Euro Surveill 4(7): 78-81 36 Safley Jr., L.M., Westerman, P.W., 1992 Performance of a low temperature lagoon digeter Biores Technol 41, 167–175 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 54 37 Safely, L.M., Westerman, P.W., 1994 Low temperature digestion of dairy and swine manure Biores Technol 47, 165–171 38 Stetter, K.O., 1985 Extrem thermophile bakterien Naturssenschaften 72, 291–301 39 Stevens, M.A., Shulte, D.D., 1979 Low temperature digestion of swine manure J Environ Eng Div ASCE 105 (EEI), 33–42 40 Uemura, S 2010 Mineral Requirements for Mesophilic and Thermophilic Anaerobic Digestion of Organic Solid Waste Int J Environ Res., 4, 33-40 41 Wu, B and E.L Bibeau 2006 Development of 3-D anaerobic digester heat transfer model for cold weather applications Transactions of the ASABE 49: 749-757 42 Zeeman, G., Sutter, K., Vens, T., Koster, M., Wellinger, A., 1988 Psychrophilic digestion of dairy and pig manure: startup procedure of batch, fed-batch and CSTRtype digesters Biol Wastes 26, 15–31 Tài liệu internet 43 http://www.tietkiemnangluong.com.vn/home/tin-noi-bat/biogas-o-viet-nam-trien-vongtrong-tam-tay-1-13304.html Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 55 PHỤ LỤC MỘT SỐ ðỒ THỊ BIỂU DIỄN ðƯỜNG HỒI QUY Tương quan bậc sản lượng khí CH4 nhiệt ñộ bể khí mức sâu 1,8m Tương quan bậc sản lượng khí CH4 nhiệt ñộ bể khí mức sâu 1,4 m Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 56 Tương quan bậc sản lượng khí CH4 nhiệt ñộ bể khí mức sâu 1,4m Tương quan bậc sản lượng khí CH4 nhiệt ñộ bể khí mức sâu 1,8m Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 57 Tương quan bậc sản lượng khí CH4 nhiệt ñộ bể khí mức sâu 1,4m Tương quan bậc sản lượng khí CH4 nhiệt ñộ bể khí mức sâu 1,8 m Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 58 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA Công tơ ño sản lượng khí sinh học Cộng hòa liên bang ðức Máy ño nồng ñộ khí methane VISIT 03 Cộng hòa liên bang ðức Máy giải ñông mẫu phân Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 59 ðo pH phân Xác ñịnh lượng vật chất khô phân lợn ðo sản lượng khí sinh học Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 60 Cân nguyên liệu nạp vào bể biogas Khí methane chuẩn ñược nhập Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 61 [...]... không khí, nhiệt ñộ của ñất và của bể khí sinh học ñến lượng khí sinh học ñến nay chưa thấy ñược nghiên cứu Xuất phát từ những lý do nêu trên chúng tôi ñã tiến hành nghiên cứu ñề tài Ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường ñến khả năng sinh khí sinh học và methane trong bể khí sinh học 2 Mục ñích và ý nghĩa của ñề tài 2.1 Mục ñích Xác ñịnh ñược ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường tới khả năng sinh khí sinh học. .. môn Môi trường chăn nuôi, Viện Chăn nuôi - Thời gian: Tháng 8/2012 ñến tháng 02/2013 2.4 Nội dung nghiên cứu - Xác ñịnh thành phần hóa học của hỗn hợp chất thải chăn nuôi lợn làm nguyên liệu nạp vào bể khí sinh học - Xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường ñến nhiệt ñộ ñất và nhiệt ñộ bên trong bể khí sinh học - Xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường ñến lượng khí methane sinh ra trong bể khí sinh. .. ưu hóa trong sản xuất khí sinh học tại miền Bắc Việt Nam 2.3 Ý nghĩa thực tiễn Khí methane là một nguồn nhiên liệu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp khí ñốt và ñiện năng cho các ngành công, nông nghiệp và sinh hoạt Hiểu biết về ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường, nhiệt ñộ trong bể KSH tới sản lượng khí sinh học, khí methane từ ñó có những thiết kế, vận hành hoạt ñộng của bể khí sinh học phù... cứu về xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến khả năng sinh khí KSH chưa thấy có công trình nào ñược công bố Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 22 Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ðối tượng nghiên cứu - Nhiệt ñộ gồm: nhiệt ñộ môi trường; nhiệt ñộ trong ñất và nhiệt ñộ trong bể khí - Khí gồm: khí sinh học và khí methane 2.2 Vật... khí sinh học và methane từ nguyên liệu là phân lợn (hỗn hợp phân và nước tiểu lợn) 2.2 Yêu cầu Từ những số liệu thu thập ñược về nhiệt ñộ môi trường, nhiệt ñộ của ñất ở những ñộ sâu khác nhau, nhiệt ñộ trong bể khí sinh học (KSH), sản lượng khí sinh học và nồng ñộ khí methane, tìm ra ñược mối quan hệ giữa các yếu tố nhiệt ñộ (môi trường, ñất) với sản lượng khí sinh học và nồng ñộ khí methane nhằm góp... ghi lại nhiệt ñộ vào thẻ nhớ) hàng tuần ñược chuyển vào máy tính ñể theo dõi 2.5.4 Xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường ñến lượng khí methane sinh ra trong bể khí sinh học Thí nghiệm ñược tiến hành trên bốn bể khí sinh học có kích cỡ như nhau Bốn bể ñược chôn cách nhau 5m tạo thành hình vuông Thể tích của mỗi bể là 7m3 Các chỉ tiêu theo dõi hàng ngày của mỗi bể gồm: - Sản lượng khí sinh học bằng... nuôi 2.5.3 Xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường ñến nhiệt ñộ ñất và nhiệt ñộ bên trong bể khí sinh học Nhiệt ñộ trong bể ở các mức 1m – 1,4cm – 1,8cm, ngoài trời môi trường gần vị trí của bốn bể và trong chuồng nuôi ño cách mặt ñất 1m, trong ñất ở mức 10cm – 1m – 1,4m – 1,8m Tất cả ñược theo dõi 30 phút/lần/24 giờ bằng máy ño tự ñộng EL-USB-1 có ñầu cảm biến nhiệt Từng vị trí có nhiệt kế ñiện tử... cho biết nếu tăng nhiệt ñộ trong bể khí sinh học lên 5oC thì lượng khí sinh ra tăng gấp 2 lần Nhiệt ñộ không chỉ tác ñộng tới ñặc tính lý hóa học của những thành phần trong quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ mà còn tác ñộng tới sự phát triển của hệ vi sinh vật trong môi trường yếm khí ðặc tính hòa tan trong nước của các chất hữu cơ, tỷ lệ tương tác sinh học và hóa học, tỷ lệ chết của các mầm bệnh tăng... vào mùa khô, nhiệt ñộ cao khả năng sinh gas tốt thì hàm lượng chất rắn trong thiết bị khí sinh học giảm nên việc cung cấp chất rắn cao hơn có thể chấp nhận và ngược lại tỉ lệ chất rắn trong nước phân lợn 6% là tối ưu nhất ñể sinh khí trong ñiều kiện khí hậu nhiệt ñới, với nhiệt ñộ trung bình 25 - 27oC (Nguyễn Quang Khải, 1995) 1.1.3.7 Các chất kìm hãm quá trình sinh khí Vi khuẩn methane dễ bị ảnh hưởng. .. Có hai vùng nhiệt ñộ thích hợp cho sự lên men của vi khuẩn sinh khí methane: một là messophilic (nhiệt ñộ trung bình) biến ñộng từ 20 – 45oC, và hai là thermophilic (nhiệt ñộ cao) trong vùng nhiệt trên 45oC Nhiệt ñộ tối ưu là 35oC cho vùng thứ nhất và 55oC cho vùng thứ hai Sự thay ñổi ñột ngột về nhiệt ñộ ảnh hưởng ñến quá trình sinh khí Vi khuẩn sinh khí methane rất nhạy cảm với nhiệt ñộ, nhiệt ñộ thay ... Ảnh hưởng nhiệt ñộ môi trường ñến khả sinh khí sinh học methane bể khí sinh học Mục ñích ý nghĩa ñề tài 2.1 Mục ñích Xác ñịnh ñược ảnh hưởng nhiệt ñộ môi trường tới khả sinh khí sinh học methane. .. nạp vào bể khí sinh học 2.5.3 Xác ñịnh ảnh hưởng nhiệt ñộ môi trường ñến nhiệt ñộ ñất nhiệt ñộ bên bể khí sinh học 2.5.4 24 25 Xác ñịnh ảnh hưởng nhiệt ñộ môi trường ñến lượng khí methane sinh bể. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - - MA QUỐC TRƯỞNG ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ðỘ MÔI TRƯỜNG ðẾN KHẢ NĂNG SINH KHÍ SINH HỌC VÀ METHANE TRONG BỂ KHÍ SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH