Nghiên cứu sản xuất khí sinh học từ rơm và lục bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN SỸ NAM NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT KHÍ SINH HỌC TỪ RƠM VÀ LỤC BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC 2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TNTN TRẦN SỸ NAM NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT KHÍ SINH HỌC TỪ RƠM VÀ LỤC BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGs Ts NGUYỄN HỮU CHIẾM Prof Dr KJELD INGVORSEN 2016 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học Phó Giáo sư Tiến sĩ Nguyễn Hữu Chiếm - Khoa Môi Trường Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ; Tiến sĩ Kjeld Ingvorsen – Trường Đại học Aarhus – Đan Mạch tận tình hướng dẫn, động viên góp ý chuyên môn suốt trình học tập thực luận án tiến sĩ Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tất quí thầy cô giảng dạy, hướng dẫn học thuật cho suốt trình học tập bậc đại học, bậc cao học nghiên cứu sinh Chân thành cảm ơn tất quý thầy cô Khoa Môi trường Tài nguyên Thiên nhiên, tất thầy cô trường Đại học Cần Thơ cung cấp kiến thức chuyên môn, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt thời gian học tập thực luận án Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Khoa học Môi trường tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành tốt luận án tiến sĩ Xin chân thành cảm ơn tất bạn sinh viên, học viên hỗ trợ cho trình thực nghiên cứu Cảm ơn cha mẹ, gia đình hết lòng thương yêu giúp đỡ suốt trình học tập thực đề tài Chân thành cảm ơn hỗ trợ tài dự án SubProM – tài trợ tổ chức DANIDA – Đan Mạch để hoàn thành tốt luận án tiến sĩ Trần Sỹ Nam i TÓM LƯỢC Kết nghiên cứu cho thấy lượng rơm phát sinh hàng năm ĐBSCL hàng năm lớn, lượng rơm không sử dụng có hiệu mà chủ yếu đốt bỏ Việc gây lãng phí nguồn sinh khối dồi từ nông nghiệp phát thải lượng lớn khí CO2, CO, NOx vào bầu khí Bên cạnh đó, lục bình sinh trưởng tốt thủy vực ao nuôi cá, kênh dẫn nước mương vườn Lục bình nguồn sinh khối dồi với gia tăng trọng lượng vật chất khô LB sau tuần kênh dẫn nước, ao nuôi cá mương vườn 634, 804 603 gDM/m2 Nếu sử dụng lục bình để sản xuất khí sinh học với mức tăng trưởng nghiên cứu từ 62 – 156 m lục bình cung cấp 300 – 500 L biogas.ngày-1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý rơm lục bình cho thấy tiền xử lý nước thải sau biogas bùn đáy ao hai phương pháp ứng dụng tiền xử lý trước nạp vào túi ủ/hầm ủ Rơm lục bình với kích cỡ từ không cắt đến 1cm không ảnh hưởng lớn đến khả sinh khí vật liệu Phối trộn rơm phân heo với tỷ lệ 50% cho suất sinh khí mê-tan cao tỷ lệ phối trộn khác Trong lục bình tỷ lệ phối trộn từ 40% đến 60% Nghiên cứu mô hình ủ yếm khí bán liên tục cho thấy tích lũy a-xít béo bay (VFAs), thành phần VFAs a-xít acetic, propionic, butyric, succinic, acrylic, fumaric, formic, malic, glucose ethanol thành phần VFAs a-xít acetic, propionic, butyric Vai trò khuấy trộn nguyên liệu thể rõ lượng nguyên liệu nạp bình ủ tăng, khuấy trộn làm gia tăng lượng khí tích dồn lượng tăng không lớn Không có khác biệt suất sinh khí nghiệm thức có khuấy trộn sử dụng rơm phân heo làm nguyên liệu nạp khác biệt rõ nghiệm thức sử dụng lục bình làm nguyên liệu nạp Nghiên cứu ứng dụng mô hình túi ủ polyethylene (PE) cho thấy sử dụng rơm lục bình làm nguyên liệu nạp bổ sung với tỷ lệ 50% (tính theo VS) quy mô nông hộ mà không ảnh hưởng đáng kể đến khả sinh khí, hiệu suất túi so với túi ủ truyền thống nạp hoàn toàn phân heo Tỷ lệ nạp 100% rơm 100% lục bình cho thấy túi ủ tiếp nhận nguyên liệu nạp thời gian ngắn, túi mau đầy, khối lượng nạp không cao, nguyên liệu dễ bị Ngoài ra, pH giảm thấp, tích lũy VFAs cao hạn chế ảnh hưởng đến thời gian vận hành, khả sinh khí túi ủ Nghiên cứu cho thấy sử dụng rơm lục bình làm nguyên liệu bổ sung cho hầm ủ khí sinh học giải pháp giúp trì ổn định trình sinh khí mô hình trường hợp thiếu hụt nguồn nguyên liệu nạp, đồng thời nâng cao hiệu suất sinh khí Cần nghiên cứu cải tiến túi ủ biogas cho phù hợp với nguyên liệu nạp rơm lục bình, khắc phục tượng vật liệu bị túi ủ Từ khóa: ủ yếm khí, khí sinh học, rơm, lục bình, a-xít béo bay hơi, túi ủ PE ii ABSTRACT The results showed the estimated quantity of rice straw in the Mekong Delta annually was very large; however, the rice straw was not use effectively and most of them were burned directly on the fields This action caused wasting the abundant agricultural biomass and emitted large amount of CO 2, CO, NOx into the atmosphere On the other hand, water hyacinth grows well in fish pond, small irrigation canals or irrigation ponds Water hyacinth is a potential biomass with the increasing dried weight after weeks was 634, 804 and 603 gDM/m2in fish ponds, small irrigation canals or irrigation ponds, respectively In case, using water hyacinth for biogas production, the increasing of water hyacinth from 62 – 156 m2 can produce 300 – 500 L biogas.day-1 The results showed that pre-treated rice straw and water hyacinth by dark anoxic sediment and biogas digester effluent was the methods that can be apply before loading into the digesters Rice straw and water hyacinth in size from 1cm to un-cut not strongly affected on biogas production Mixing 50% of rice straw with pig manure resulted in higher methane yield in comparison with other ratio, while the ratio for water hyacinth ranged from 40% to 60% The semi-continuous anaerobic co-digestion experiment showed that the volatile fatty acids (VFAs) were not cumulated during the fermentation process, the components of VFAs were acetic acid, propionic acid, butyric acid, succinic acid, acrylic acid, fumaric acid, formic acid, malic acid; whereas acetic acid, propionic acid and butyric acid were the main component The role of mixing was clearly express when the reactors content high concentration of substrate, mixing increased just a litter of the cumulative biogas While the biogas yields of rice straw reactors were not significant difference, the water hyacinth reactors were significant difference between mixing and non-mixings The experiment which was carried out in polyethylene (PE) digesters proved that pig manure could be replaced by rice straw and water hyacinth in the level of 50% (base on VS) in case of lacking input substrates; and there was no significant different with biogas production of pig manure The results showed that 100%RS and 100%WH digesters had loaded in short time and low loading capacity, substrate floating In addition, pH drop and cumulative VFAs were one of the factors that influence operation time and biogas production of these digesters The study proved that rice straw and water hyacinth can be used as the supplementing substrate for biogas production as a solution that can help stabilizing biogas production in case of lacking input substrates and enhance biogas yield It is highly recommended that research on improving the digester comply with rice straw and water hyacinth, reducing floating into the digesters Keywords: anaerobic digestion, biogas, rice straw, water hyacinth, volatile fatty acids, PE digester iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết luận án hoàn thành dựa kết nghiên cứu kết nghiên cứu chưa dùng cho luận án cấp khác Cần Thơ, ngày tháng năm 20 Nghiên cứu sinh Trần Sỹ Nam iv MỤC LỤC Nội dung Trang Tóm lược ii Abstract iii Chương 1: Giới thiệu 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn đề tài 1.5 Ý nghĩa luận án 1.5.1 Về khoa học 1.5.2 Về thực tiễn 1.6 Những luận điểm khoa học luận án Chương 2: Tổng quan nghiên cứu .5 2.1 Tổng quan khí sinh học 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Thành phần khí sinh học 2.1.3 Các trình lên men yếm khí 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sinh khí mê-tan 2.2.1 Nhiệt độ 2.2.2 Ẩm độ 10 2.2.3 Kích cỡ nguyên liệu ủ yếm khí 11 2.2.4 Khuấy trộn 12 2.2.5 Thế oxy hóa khử 12 2.2.6 pH 13 2.2.7 Hàm lượng a-xít béo bay 14 2.2.8 Độ kiềm 15 2.2.9 Độ mặn 15 2.2.10 Ammonia 15 2.2.11 Tỷ lệ cacbon nitơ 16 2.2.12 Mật độ vi sinh vật 16 2.2.13 Tỷ lệ nạp 17 2.2.14 Thời gian lưu 17 2.2.15 Tiền xử lý nguyên liệu nạp 18 2.2.16 Điều kiện tối ưu số chất gây trở ngại 19 v 2.3 Các nguồn nguyên liệu sử dụng cho trình ủ yếm khí 20 2.3.1 Nguyên liệu từ chất thải chăn nuôi 20 2.3.2 Nguyên liệu từ phụ phẩm nông nghiệp 22 2.4 Tiềm sản xuất khí mê-tan từ phụ phẩm nông nghiệp 23 2.4.1 Tiềm sản xuất khí mê-tan từ rơm 23 2.4.2 Tiềm sản xuất khí mê-tan từ lục bình 26 2.5 Tổng quan nghiên cứu nước 28 2.5.1 Tổng quan nghiên cứu tiền xử lý nguyên liệu ủ yếm khí 29 Thảo luận chung: 31 2.5.2 Tổng quan nghiên cứu ảnh hưởng kích cỡ nguyên liệu ủ yếm khí 32 Thảo luận chung: 32 2.5.3 Tổng quan nghiên cứu phối trộn nguyên liệu ủ yếm khí 33 Thảo luận chung: 36 Chương 3: Phương pháp nghiên cứu 37 3.1 Cơ sở lý thuyết 37 3.2 Khảo sát lượng dư thừa rơm biện pháp xử lý rơm phổ biến đồng sông Cửu Long 38 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu 38 3.2.2 Phương pháp tính toán xử lý số liệu 40 3.3 Khảo sát phát triển lục bình thủy vực khác 41 3.3.1 Phương pháp nghiên cứu 41 3.3.2 Phương pháp tính toán xử lý số liệu 42 3.4 Xác định ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý kích cỡ rơm lục bình lên hiệu suất sinh khí chất lượng khí sinh học phương pháp ủ theo mẻ 43 3.4.1 Cơ sở lý thuyết 43 3.4.2 Vật liệu nghiên cứu 44 3.4.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 45 3.4.4 Phương pháp tính toán xử lý số liệu 48 3.5 Xác định ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn phân heo, rơm lục bình lên hiệu suất sinh khí biogas chất lượng biogas thí nghiệm ủ biogas theo mẻ 49 3.5.1 Cơ sở lý thuyết 49 3.5.2 Vật liệu nghiên cứu 50 3.5.3 Nước thải biogas 50 vi 3.5.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 50 3.5.5 Các thông số theo dõi 51 3.5.6 Phương pháp tính toán xử lý số liệu 51 3.6 Đánh giá khả sản xuất khí sinh học rơm lục bình thí nghiệm ủ theo phương pháp bán liên tục 52 3.6.1 Vật liệu nghiên cứu 52 3.6.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 53 3.6.3 Các tiêu theo dõi 54 3.6.4 Các phương pháp tính toán xử lý số liệu 54 3.7 Đánh giá khả sử dụng rơm lục bình ủ yếm khí bán liên tục - ứng dụng túi ủ biogas polyethylene với quy mô nông hộ 54 3.7.1 Vật liệu nghiên cứu 54 3.7.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 55 3.7.3 Các tiêu theo dõi 56 3.7.4 Phương pháp tính toán xử lý số liệu 57 3.8 Phương pháp phân tích mẫu 57 Chương 4: Kết thảo luận 58 4.1 Ước tính lượng rơm dư thừa số biện pháp xử lý rơm đồng sông Cửu Long 58 4.1.1 Các hình thức xử lý rơm phổ biến đồng sông Cửu Long58 4.1.2 Khuynh hướng xử lý rơm người dân đồng sông Cửu Long 59 4.1.3 Ước tính lượng rơm phát sinh sau thu hoạch 61 4.1.4 Uớc tính lượng khí nhà kính phát thải đốt rơm 62 Thảo luận chung: 64 4.2 Khảo sát phát triển lục bình thủy vực khác 64 4.2.1 Đặc điểm môi trường nước thủy vực 64 4.2.2 Sự tăng trưởng lục bình loại hình thủy vực khác 65 4.2.3 Tiềm sử dụng lục bình để sản xuất khí sinh học 70 Thảo luận chung: 70 4.3 Xác định ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý sinh học kích thước vật liệu rơm lục bình lên hiệu suất sinh khí biogas chất lượng biogas thí nghiệm ủ biogas theo mẻ 71 4.3.1 Ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý sinh học 71 4.3.2 Ảnh hưởng kích cỡ rơm lục bình đến khả sinh khí sinh học 84 Thảo luận chung: 92 vii 4.4 Xác định ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn rơm, lục bình phân heo lên hiệu suất sinh khí biogas thí nghiệm ủ biogas theo mẻ 93 4.4.1 Các yếu tố môi trường mẻ ủ 93 4.4.2 Ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn rơm phân heo lên thể tích khí sinh hàng ngày tổng thể tích khí tích dồn 97 4.4.3 Ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn lục bình phân heo lên thể tích khí sinh hàng ngày tổng thể tích khí mê-tan tích dồn 100 4.4.4 Ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn lên nồng độ khí mê-tan 102 4.4.5 Ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn lên suất khí mê-tan 104 4.4.6 Hàm lượng tổng đạm, tổng lân, COD đầu vào đầu mẻ ủ 106 Thảo luận chung: 107 4.5 Đánh giá khả sản xuất khí sinh học rơm lục bình thí nghiệm ủ yếm khí bán liên tục 108 4.5.1 Giá trị pH trình ủ 108 4.5.2 Nồng độ a-xít béo bay 108 4.5.3 Thành phần a-xít béo bay hỗn hợp ủ 109 4.5.4 Thể tích khí sinh hàng ngày tổng thể tích mê-tan tích dồn nghiệm thức rơm 111 4.5.5 Thể tích khí sinh hàng ngày tổng lượng mê-tan tích dồn nghiệm thức lục bình 112 4.5.6 Nồng độ khí CH4 nghiệm thức 113 4.5.7 Năng suất sinh khí mê-tan 115 Thảo luận chung: 117 4.6 Đánh giá khả sử dụng rơm lục bình ủ yếm khí bán liên tục – thử nghiệm túi ủ biogas polyethylene với quy mô nông hộ 118 4.6.1 Thời gian vận hành túi ủ 118 4.6.2 Thể tích khí sinh hàng ngày tổng lượng khí mê-tan tích dồn 118 4.6.3 Năng suất sinh khí mê-tan nghiệm thức 121 4.6.4 Nồng độ khí mê-tan nghiệm thức 121 4.6.5 pH tổng hàm lượng a-xít béo bay (VFAs) 122 Thảo luận chung: 124 Chương 5: Kết luận kiến nghị 125 5.1 Kết luận 125 5.2 Kiến nghị 126 Tài liệu tham khảo 127 viii Bảng 16 So sánh suất sinh khí mê-tan nghiệm thức kích cỡ lục bình khác Duncan Nghiệm thức Subset for alpha = 0.05 N Phân heo cm 10 cm 20 cm Không cắt Sig 5 5 233.7878 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 1.000 350.0093 357.2287 359.3259 361.1551 290 2.3 Xác định ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn rơm, lục bình phân heo lên hiệu suất sinh khí biogas chất lượng biogas thí nghiệm ủ biogas theo mẻ Bảng 17 So sánh tổng thể tích khí mê-tan tích dồn nghiệm thức tỷ lệ phối trộn rơm với phân heo Duncan Nghiệm thức 15 ngày N Subset for alpha = 0.05 18.7703 26.9221 100% RO 100% PH 40%RO+60%PH 20%RO+80%PH 60%RO+40%PH 80%RO+20%PH 50% RO+50%PH Sig 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 1.000 42.5999 42.7628 43.8252 44.8258 48.1080 054 30 ngày Duncan Nghiệm thức Subset for alpha = 0.05 N 100% PH 66.1401 100%RO 77.2917 20%RO+80%PH 91.9290 40%RO+60%PH 96.2096 96.2096 80%RO+20%PH 99.2126 99.2126 60%RO+40%PH 103.5721 103.5721 50%RO+50%PH 108.4697 Sig 1.000 1.000 203 368 195 147 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 Duncan Nghiệm thức 45 ngày Subset for alpha = 0.05 N 100%PH 83.9572 104.082 100%RO 5 20%RO+80%PH 120.6372 40%RO+60%PH 131.2283 80%RO+20%PH 138.6961 60%RO+40%PH 145.0286 145.0286 50%RO+50%PH 149.1801 Sig 1.000 1.000 1.000 1.000 070 228 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 Duncan Nghiệm thức 60 ngày N 94.0815 Subset for alpha = 0.05 100%PH 100%RO 123.8201 20%RO+80%PH 135.0975 40%RO+60%PH 149.5141 80%RO+20%PH 163.4537 60%RO+40%PH 166.6113 50%RO+50%PH 169.4475 Sig 1.000 1.000 1.000 1.000 146 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 Bảng 18 So sánh suất sinh khí nghiệm thức tỷ lệ phối trộn rơm với phân heo Duncan Nghiệm thức 100%PH 100%RS 20%RS+80%PH 40%RS+60%PH 60%RS+40%PH 80%RS+20%PH 50%RS+50%pH Sig N Subset for alpha = 0.05 316.0380 359.0780 385.1740 437.8480 469.9600 476.4180 517.8800 1.000 1.000 1.000 1.000 569 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 Bảng 19 So sánh tổng thể tích khí mê-tan tích dồn nghiệm thức lục bình tỷ lệ phối trộn khác Duncan Nghiệm thức 15 ngày N 1.2736 Subset for alpha = 0.05 100%LB 80%LB+20%PH 12.4424 100%PH 27.4467 50%LB+50%PH 60%LB+40%PH 40%LB+60%PH 20%LB+80%PH Sig 1.000 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 35.6926 36.4514 37.1203 550 46.0213 1.000 Duncan Nghiệm thức 100%LB 100%PH 80%LB+20%PH 20%LB+80%PH 40%LB+60%PH 50%LB+50%PH 60%LB+40%PH 30 ngày N Sig 5 5 5 5.9440 Subset for alpha = 0.05 69.5207 1.000 1.000 84.3393 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 Duncan Nghiệm thức Nghiệm thức 1.000 117.1063 118.7154 124.5533 117 45 ngày N 12.6308 Subset for alpha = 0.05 100%LB 100%PH 88.7720 80%LB+20%PH 20%LB+80%PH 50%LB+50%PH 40%LB+60%PH 60%LB+40%PH Sig 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 Duncan 106.2543 131.2180 138.2635 134 160.7092 162.2523 162.8254 667 60 ngày N 29.8396 Subset for alpha = 0.05 100%LB 100%PH 98.9525 80%LB+20%PH 20%LB+80%PH 40%LB+60%PH 50%LB+50%PH 60%LB+40%PH Sig 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 151.6017 151.7042 982 181.3568 185.6884 190.5051 065 Bảng 20 So sánh suất sinh khí nghiệm thức tỷ lệ phối trộn lục bình với phân heo Duncan Nghiệm thức N 100%WH 100%PH 20%WH+80%PH 80%WH+20%PH 40%WH+60%PH 50%WH+50%PH 60%WH+40%PH Sig 5 5 5 Subset for alpha = 0.05 86.2860 1.000 259.5595 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 5.000 1.000 376.0360 390.2660 228 425.0820 436.4660 448.2960 066 2.4 Xác định ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn, kích thước vật liệu phương pháp tiền xử lý sinh học rơm lục bình lên hiệu suất sinh khí biogas chất lượng biogas thí nghiệm ủ biogas bán liên tục Bảng 21 So sánh tổng thể tích khí mê-tan tích dồn nghiệm thức rơm mô hình ủ bán liên tục Duncan Nghiệm thức 15 ngày N Subset for alpha = 0.05 1.9113 2.1020 4.6829 5.4393 100%PHKT 100%PH 50%RO+50%PHKT 50%RO+50%PH 100%RO 100%ROKT Sig .637 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 .079 6.8692 7.1840 440 30 ngày Duncan Nghiệm thức Subset for alpha = 0.05 13.9764 14.1454 N 100%PHKT 100%PH 50%RO+50%PH 50%RO+50%PHKT 100%ROKT 100%RO Sig .957 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 Duncan Nghiệm thức 45 ngày Subset for alpha = 0.05 33.5055 33.9611 120.2339 132.1007 133.2921 N 100%PH 100%PHKT 50%RO+50%PH 100%RO 50%RO+50%PHKT 100%ROKT Sig .948 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 Duncan Nghiệm thức 42.8108 43.5554 46.6196 46.6771 270 095 132.1007 133.2921 142.6984 168 60 ngày N Subset for alpha = 0.05 53.6292 57.6180 214.0729 214.8094 100%PH 100%PHKT 50%RO+50%PHKT 50%RO+50%PH 100%RO 100%ROKT Sig .552 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 .912 242.6815 256.5442 055 Bảng 22 So sánh suất sinh khí mê-tan nghiệm thức rơm mô hình ủ bán liên tục Duncan Nghiệm thức N Subset for alpha = 0.05 17.8764 19.2060 71.3576 71.6031 100%PH 100%PHKT 50%RO+50%PHKT 50%RO+50%PH 100%ROKT 100%RO Sig .581 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 .918 90.0155 91.5779 517 Bảng 23 So sánh tổng thể tích khí mê-tan tích dồn nghiệm thức rơm mô hình ủ bán liên tục Duncan Nghiệm thức 15 ngày N 1.9113 2.1020 Subset for alpha = 0.05 100%PHKT 100%PH 50%LB+50%PH 6.9510 50%LB+50%PHKT 7.5396 100%LB 7.9176 100%LBKT Sig .712 093 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 Duncan Nghiệm thức 12.0163 1.000 30 ngày N 13.9764 14.1454 Subset for alpha = 0.05 100%PHKT 100%PH 50%LB+50%PH 50.0253 100%LB 61.3280 50%LB+50%PHKT 100%LBKT Sig .956 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 Duncan Nghiệm thức 71.2063 1.000 94.2848 1.000 45 ngày N 33.5055 33.9611 Subset for alpha = 0.05 100%PH 100%PHKT 50%LB+50%PH 139.8866 50%LB+50%PHKT 100%LB 100%LBKT Sig .933 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 180.2517 181.5156 815 247.1456 1.000 Duncan Nghiệm thức 60 ngày Subset for alpha = 0.05 N 100%PH 53.6292 100%PHKT 57.6180 50%LB+50%PH 240.5920 50%LB+50%PHKT 293.5700 100%LB 321.6656 100%LBKT 415.9566 Sig .523 1.000 1.000 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 Bảng 24 So sánh suất sinh khí mê-tan nghiệm thức rơm mô hình ủ bán liên tục Duncan Nghiệm thức N 100% PH 50%LB+50%PH 50%LB+50%PH KT 100%PH KT 100%LB 100%LBKT Sig 16.8144 17.4474 Subset for alpha = 0.05 82.2619 111.4583 730 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 100.6131 3 1.000 1.000 143.2148 1.000 PHỤ LỤC 3: MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC HIỆN 3.1 Khảo sát lượng dư thừa rơm rạ biện pháp xử lý rơm rạ đồng sông Cửu Long Hình 3.1 Ô tiêu chuẩn xác định tỷ lệ rơm:lúa Hình 3.2 Thu hoạch cân lúa để xác định tỷ lệ rơm:lúa Khảo sát phát triển lục bình loại hình thủy vực khác Hình 3.3 Bố trí thí nghiệm ao nuôi mương vườn Hình 3.4 Bố trí thí nghiệm sông kênh dẫn nước 3.3 Xác định ảnh hưởng phương pháp tiền xử lý sinh học kích thước vật liệu rơm lục bình lên hiệu suất sinh khí biogas chất lượng biogas thí nghiệm ủ biogas theo mẻ Hình 3.5 Cắt rơm lục bình kích cỡ khác Hình 3.6 Bố trí thí nghiệm Hình 3.7 Đo tổng thể tích khí thành phần khí 3.4 Xác định ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn rơm, lục bình phân heo lên hiệu suất sinh khí biogas Hình 3.8 Chuẩn bị rơm lục bình Hình 3.9 Chuẩn bị phân heo Hình 3.10 Bố trí thí nghiệm phối trộn rơm, lục bình với phân heo 3.5 Đánh giá khả sản xuất khí sinh học rơm lục bình thí nghiệm ủ yếm khí bán liên tục Hình 3.12 Chuẩn bị vật liệu nạp Hình 3.13 Chuẩn bị phân heo bố trí thí nghiệm Hình 3.14 Mô hình thí nghiệm Hình 3.15 Tiền xử lý thu mẫu thí nghiệm 3.6 Đánh giá khả sử dụng rơm lục bình ủ yếm khí bán liên tục – ứng dụng túi ủ biogas polyethylene quy mô nông hộ Hình 3.17 Chuẩn bị vật liệu rơm lục bình Hình 3.18 Mô hình túi ủ PE Hình 3.19 Nạp nguyên liệu Hình 3.20 Đo tổng thể tích khí [...]... cho sản xuất khí sinh học ở nông hộ;  Tìm (i) phương pháp tiền xử lý sinh học đơn giản, (ii) kích cỡ của nguyên liệu nạp, (iii) tỷ lệ phối trộn rơm/ lục bình với phân heo phù hợp để tạo khí sinh học từ rơm và lục bình trong điều kiện in vitro;  Thử nghiệm sử dụng rơm và lục bình để sản xuất khí sinh học trên mô hình túi ủ polyethylene (PE) ở quy mô nông hộ trong điều kiện in vivo 2 1.3 Nội dung nghiên. .. trình tiền xử lý rơm và lục bình bằng nước thải biogas đẩy nhanh quá trình sinh khí, cải thiện năng suất sinh khí của vật liệu Kích cỡ của rơm và lục bình trong nghiên cứu của luận án không ảnh hưởng lớn đến quá trình tạo khí sinh học và năng suất sinh khí của vật liệu Đã xác định được tỷ lệ phối trộn của rơm/ lục bình và phân heo là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng tạo khí sinh học của vật liệu... 1.5.1 Về khoa học Các số liệu khoa học của luận án có thể được sử dụng tham khảo cho quá trình giảng dạy và nghiên cứu về khí sinh học từ rơm và lục bình Luận án đã cung cấp các số liệu khoa học về năng suất sinh khí của rơm và lục bình trong điều kiện được tiền xử lý sinh học khác nhau, kích cỡ nguyên liệu và trong điều kiện phối trộn với phân heo ở các tỷ lệ khác nhau Kết quả nghiên cứu của luận án... suất sinh khí và chất lượng khí sinh học; 4 Thực hiện thí nghiệm đánh giá khả năng sản xuất khí sinh học của rơm và lục bình theo phương pháp nạp bán liên tục trong điều kiện in vitro; 5 Đánh giá khả năng sử dụng rơm và lục bình trong ủ yếm khí bán liên tục – thử nghiệm trên túi ủ biogas polyethylene (PE) ở nông hộ trong điều kiện in vivo 1.4 Giới hạn của đề tài Nghiên cứu chỉ khảo sát lượng rơm và các... lai có hại và ít có giá trị sử dụng Tuy nhiên, lục bình có hàm lượng lignin thấp và có hàm lượng cao các cacbon hydrate - đây là một lợi thế cho ủ yếm khí để sản xuất khí sinh học Nhiều nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước đã cho thấy rơm và lục bình có thể sử dụng làm nguồn nguyên liệu để sản xuất khí sinh 1 học (Chanakya et al., 1992; Nguyễn Văn Thu, 2010; Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv., 2012;... mô sản xuất Sự bổ sung này đặc biệt thích hợp để tăng cường khả năng sản xuất năng lượng phi tập trung ở các cộng đồng nông thôn, nơi có nhiều túi ủ khí sinh học qui mô nhỏ đã đi vào hoạt động nhưng kém hiệu quả do sự thiếu hụt về phân gia súc Với tất cả những lý do trên, luận án Nghiên cứu sản xuất khí sinh học từ rơm và lục bình đã được thực hiện 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.2.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên. .. .72 rơm (a) và lục bình (b) 72 Hình 4.10: Diễn biến thế oxy hóa khử của các nghiệm thức tiền xử lý sinh học rơm (a) và lục bình (b) 73 Hình 4.11: Diễn biến độ kiềm của các nghiệm thức tiền xử lý sinh học .74 rơm (a) và lục bình (b) 74 Hình 4.12: Tổng lượng khí mê-tan tích dồn của các nghiệm thức tiền xử lý sinh học rơm sau 60 ngày .75 Hình 4.13: Lượng khí sinh. .. học của vật liệu Kết quả nghiên cứu cũng đã cho thấy khả 3 năng sinh khí của rơm và lục bình trong quá trình ủ yếm khí bán liên tục trên mô hình túi ủ biogas ở quy mô nông hộ 1.5.2 Về thực tiễn Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng rơm và lục bình để sản xuất khí sinh học trên mô hình túi ủ polyethylene (PE) trong điều kiện thiếu hụt nguồn nguyên liệu nạp Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng được... sinh học sinh ra hàng ngày của các kích cỡ lục bình 89 Hình 4.26: Tổng thể tích khí mê-tan tích dồn của các kích cỡ lục bình khác nhau .89 Hình 4.27: Nồng độ khí mê-tan của các nghiệm thức kích cỡ rơm .91 và lục bình khác nhau 91 Hình 4.28: Năng suất sinh khí mê-tan của rơm (a) và lục bình (b) 92 với các kích cỡ khác nhau .92 Hình 4.29: Diễn biến lượng khí sinh học. .. Nghiên cứu sử dụng có hiệu quả, bền vững các nguồn sinh khối rơm và lục bình ở đồng bằng sông Cửu Long thành nguồn năng lượng tái tạo, hạn chế sự phát thải các khí nhà kính 1.2.2 Mục tiêu cụ thể  Xác định lượng rơm dư thừa ở đồng bằng sông Cửu Long nhằm làm cơ sở nghiên cứu sử dụng lượng rơm này cho sản xuất khí sinh học;  Xác định khả năng tăng trưởng của lục bình và tiềm năng sử dụng nguồn sinh khối