Ứng dụng vi sinh vật sản xuất biogas

Biogas còn được gọi là công nghệ sản xuất khí sinh học, là quá trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo ra nguồn khí sinh học làm nguồn chất đốt sử dụng trong hộ gia đình hay trong sản xuất. Gồm hỗn hợp khí CH4, CO2, N2, H2, H2S …, trong đó CH4 chiếm 70% 75% , CO2 chiếm 20 30%, còn lại là một lượng nhỏ các khí khác.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG

KHOA HOÁ KỸ THUẬT

NỘI DUNG TRÌNH BÀY

1 Tổng quan về biogas

1.1 Khái niệm biogas.

Biogas còn được gọi là công nghệ sản xuất khí sinh học,

là quá trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo

ra nguồn khí sinh học làm nguồn chất đốt sử dụng trong hộ gia đình hay trong sản xuất.

Gồm hỗn hợp khí CH4, CO2, N2, H2, H2S …, trong đó

CH4 chiếm 70% - 75% , CO2 chiếm 20- 30%, còn lại là một lượng nhỏ các khí khác.

Nguyên liệu

ĐỘNG VẬT Phân người, phân gia súc,

gia cầm

THỰC VẬT Rơm rạ, thân cây ngô, đậu

1.3 Nguyên liệu

1.2 Yêu cầu nguồn nguyên liệu.

Giàu cellulose

Ít lignin

NH4 ban đầu khoảng 2000mg/l

Tỷ lệ C/N từ 20-30%

Hàm lượng chất khô khoảng 9,4%

Hàm lượng chất tan dễ tiêu khoảng 7,4%

1.4 Cơ sở lý thuyết.

Chất hữu cơ phức tạp (hydrocarbon, protein, lipid)

Chất hữu cơ đơn giản(đường, peptide, acid amin)

Các acid (propionic, butyric, acetic, lactic)

VK lên men và

thuỷ phân VK acetogenic VK sinh khí metan

Ba giai đoạn của quá trình

lên men

Giai đoạn 1: thuỷ phân

Hợp chất hữu cơ phức tạp (protein, acid amin, acid

béo…)

Chất hữu cơ đơn giản ( albumoz peptide, glyceril, acid béo…)

closdium bipiclobacterium

bacillus gram âm không sinh b ào tử, staphy loccus

Giai đoạn 2: tạo acid

Chất hữu cơ đơn giản ( albumoz peptide, glyceril,

acid béo…)

Acid acetid, H2, CO2

VK

Acetogenic

Giai đoạn 3: sinh metan

Các sản phẩm của giai đoạn 2 sẽ được chuyển đổi thành methane và các sản phẩm khác bởi nhóm vi khuẩn metan

CH3COO- + H2 O > CH4 + HCO3 - + NL 4H2 + HCO3 - + H+ > CH4 + 3H2O + NL

Phương trình phản ứng:

2 Quy trình sản xuất biogas

Nguyên liệu: phân gia súc

Lợn 82.0 0.80 0.41 0.26 0.09 0.10

Trâu bò 83.1 0.29 0.17 1.00 0.35 0.13

Thành phần của phân gia súc (đơn vị %)

Trung bình mỗi đầu gia súc nuôi nhốt trong chuồng, sau mỗi năm có thể cung cấp một lượng phân chuồng (kể cả độn) như sau:

- Dê : 0.8-0.9 tấn/con/năm

- Trâu bò : 8.0-9.0 tấn/con/năm

Phối trộn nguyên liệu

Phân gia súc, vận chuyển và cho vào hầm ủ tiến hành phối trộn với tỷ lệ phân/nước = 1/3 Và chuẩn bị tiến hành lên men Để cho quá trình lên men diễn ra nhanh hay hầm ủ mau tạo ra khí thì

ta cần bổ sung thêm chế phẩm vi sinh vật.

Hệ vi sinh vật

Bacillus cereus

-Trực khuẩn, gram dương, tạo nội bào tử.

- Vi khuẩn không tạo giáp mô, không có khả năng

di động.

- Vi khuẩn hiếu khí hay kị khí tuỳ tiện

- Nhiệt độ 5-500C, tối ưu 35-400C

- pH 4,5-9,3, thích hợp 7-7,2

Nhóm vi khuẩn tạo khí metan

Nhóm vi khuẩn tạo khí methane nằm trong nhóm cổ khuẩn Họ Methanobacteriaceae , có thành tế bào cấu tạo từ pseudomurein,

vì thế bắt mầu Gram (+).

Cổ khuẩn sinh methane thu năng lượng cho quá trình sinh trưởng từ việc chuyển hóa một số chất thành khí methane Nguồn cơ chất chủ yếu của các vi sinh vật này là hydro, format

và acetat

- Tế bào hình que hoặc hình sợi, đôi khi tạo nhóm gồm nhiều tế bào

- Có thành tế bào bên ngoài giữ chức năng bảo vệ, thành tế bào của

cổ khuẩn sinh methane không có chứa peptidoglycan và vì thế không bị phá huỷ dưới tác dụng của lysosym.

Nhóm vi khuẩn tạo khí methane

Lên men

Đây là giai đoạn quan trọng của quá trình lên men

Nhiệt độ lên men: 18-25%, trong quá trình lên men luôn giữ nhiệt

độ <500C

pH: 6,5-7,5

Để qu á trình lên men có thể được nhanh chóng hơn cho chất thải của hầm ủ đang hoạt động vào hầm lên men để làm chất mồi (đưa vi khuẩn đang hoạt động v ào mẻ ủ).

H àm lượng chất rắn trong nguyên liệu nạp cho hầm ủ nên được điều chỉnh ở 5-10%, 90-95% còn lại l à nước.

Hầm ủ nắp vòm cố định

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH LÊN MEN

H2S + Na2CO3  NaHS + NaHCO3

Fe2O3+ 3H2S  Fe2S3 + H2O

Dùng KOH, NaOH, Ca(OH)2

Dùng Na2 CO3 hoặc hợp chất sắt

Thiết bị tách H 2 S Tháp tách CO 2

Sản phẩm

trong sinh hoạt gia đình…

- Sau quá trình lên men thì thường thu được mùn, lượng mùn đó ta có thể sử dụng để làm phân bón…

không mùi, làm cho khí biogas có thể cháy được,

hăng khó chịu.

Nạp quá nhiều nguyên liệu

Giảm bớt nguyên liệu nạp, sử dụng thêm bình giữ khí, mở rộng

phạm vi sử dụng khí

xả hết khí không đúng thành phần, giảm bớt lượng nguyên liệu bổ sung, phải ngừng cấp từ

trong thiết bị chứa quá nhiều không khí và khí CO2

quá trình lên men bị nhiễm độc

Cấy thêm VK, làm nóng nguyên liệu nạp, kiểm tra độ kín của

hầm

3 Lợi ích và ứng dụng của

biogas

Lợi ích

Môi trường

Kinh tế

Xã hội

+ Giảm ô nhiễm không khí trong nhà+ Cung cấp phân bón hữư hiệu,cải thiện đất nông nghiệp

+ Giảm sử dụng nhiên liệu hoá thạch+ Giảm nhu cấu sử dụng củi bảo vệ rừng

+ Tạo việc làm cho khu vực nông thôn

+ Giảm nhẹ lao động cho phụ nữ và trẻ em

+ Giảm bớt thòi gian nấu nướng và giọn dẹp + Giảm thơì gian đi lấy nhiên liệu

+ Đa dạng hoá giới tính những người tham công việc bếp

+ Cải thiện cuộc sống+ Phát triển kinh doanh,tạo việc làm thu nhập.+ Tiết kiệm chi phí năng lượng

+ Tiết kiệm chi phí mua phân bón hỗn hợp

Xin chân thành cảm ơn

thầy cô và các bạn đã quan

tâm và theo dõi.