KĨ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN TRONG LÒ GIẾT MỔ THU BIOGAS

MỤC LỤCPHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI LÒ MỔ VÀ CÔNG NGHỆ BIOGASPHẦN 2: CÁC GIAI ĐOẠN BIẾN ĐỔI HÓA SINH TRONG HẦM BIOGAS VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNGPHẦN 3 :CÁC THIẾT BỊ HẦM BIOGAS PHỔ BIẾNPHẦN 4: TỔNG KẾT CHUNG

KĨ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN TRONG LÒ GIẾT MỔ THU BIOGAS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI LÒ MỔ

VÀ CÔNG NGHỆ BIOGAS

I .THỰC TRẠNG GIẾT MỔ Ở HÀ NỘI HIỆN NAY

UBND TP Hà Nội cho biết, hiện nay, trên địa bàn thành phố có 6 cơ sở giết mổ theo phương pháp công nghiệp với tổng sản lượng giết mổ đạt khoảng 8,75 tấn thịt gia súc, 50 tấn thịt gia cầm/ngày.

Bên cạnh đó, toàn thành phố vẫn tồn tại khoảng 2.490 điểm giết mổ nhỏ lẻ, hộ giết

mổ gia súc, gia cầm trong khu dân cư, ước số lượng giết mổ khoảng 396 tấn/ngày.

Hà Nội còn có 14 cơ sở giết mổ tập trung theo phương pháp bán công nghiệp, sản lượng giết mổ đạt khoảng 152,5 tấn thịt gia súc/ngày và 11,6 tấn thịt gia cầm/ngày; 5 khu giết mổ tập trung thủ công, với số lượng giết mổ cung ứng hàng ngày khoảng 93 tấn thịt gia súc/ngày, 6 tấn thịt gia cầm/ngày.

Giới thiệu chung về chất thải trong lò mổ

Chất thải rắn Quy trình xử lí Chất thải lỏng Phân Quy trình vận chuyển Nước thải chứa phân và

nước tiểu Máu và chất thải máu Rạch mổ và hứng máu Nước chứa máu

Da,lông,chất bẩn trên da,máu Chặt bỏ đầu và chế biến đầu Nước chứa máu

Móng,lông, Chặt bỏ chân

Vú,bộ phận sinh dục Cắt bỏ vú và bộ phận sinh dục

Dạ dày,ruột,phân Rút bỏ dạ dầy ruật Nước phân

Máu,mỡ,mật, Rút bỏ tim gan phổi

Xương vụn,tủy Xẻ thịt

Phân loại ,cân ,bảo quản lạnh

II Tìm Hiểu Chung Về Biogas

•  

∗ Chủ yếu là các thành phần không được đem đi tiêu thụ của con vật như da, lông, đầu, nội tạng (tim, gan, phổi,

ruột…), mỡ, phân, máu, nước tiểu… chứa nhiều chất hữu

cơ có thể bị phân giải

2.Nguyên liệu sản xuất biogas từ các lò mổ

3.Quy trình xử lý nguyên liệu nạp

• Các quy trình phụ gồm có làm lòng ruột và xát muối

• Các hóa chất được sử dụng gồm các chất tẩy rửa, chất bảo quản, chất làm lạnh, hóa chất làm sạch nước, dầu nhờn

• Sau khi được xử lý sơ bộ, các chất thải cần được vận chuyển bằng những phương tiện phù hợp và được cất trữ ở những khu vực cho phép.

• Các phế phẩm như phân, các thứ trong lòng ruột được xử lý thành nguồn phân compost để bón ruộng

• Các sản phẩm khác (nội tạng, da, lông…) có thể được chế

biến, gia công để phục vụ mục đích nông nghiệp khác

• Trong trường hợp cụ thể là làm biogas, các sản phẩm này có thể được nghiền ra rồi chuyển tới bãi để chiết gas tại các hầm chứa hay đem tới nhà máy sản xuất khí sinh học khác

- Nhóm vi khuẩn không sinh metan

• Nhóm vi khuẩn lên men: Thủy phân các chất hữu cơ phức

tạp, không tan thành các chất hữu cơ đơn giản và tan được (chủ yếu là các loại nấm mốc, xạ khuẩn).

• Nhóm vi khuẩn sinh axetat và hydro: phân hủy tiếp các chất

sinh ra trong giai đoạn đầu như acid propionic và alcohol

( những chất này không thể sử dụng trực tiếp bởi các vi khuẩn sinh metan ) thành acid acetic, ,

4 Các tác nhân sinh học trong công nghệ Biogas

A.lactic, A.sucinic, etanol A.acetic, A.lactic

A.acetic, A.lactic A.acetic, A.lactic A.acetic, A.sucinic

Nhóm vi sinh vật lên men trong bể

Biogas

Vi khuẩn sinh khí metan Sản phẩm cơ chất

Abutiric,A.valeric, A.capropionicCO2, H2, A.acetic, metanol

H2, A.formicH2, A.formicA.acetic, A.butyricA.acetic, A.butyric

- Nhóm vi khuẩn sinh metan: chuyển hóa các axit hữu cơ (ax

axetic, ax fomic) từ giai đoạn 2 thành CH4 và CO2 Đây là nhóm

vi khuẩn kị khí nghiêm ngặt, rất nhạy cảm với các chất oxy hóa.

PHẦN 2: CÁC GIAI ĐOẠN BIẾN ĐỔI HÓA SINH TRONG HẦM BIOGAS VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

1.Quá trình tạo khí sinh học:

Phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn

đơn giản như sau:

Quá trình tạo metan có thể chia làm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: Thủy phân

Phân mới nạp vào BSK, bắt đầu quá trình lên men vi sinh dưới tác dụng của các loại men khác nhau do nhiều loại vi sinh vật tiết ra

 Các chất hữu cơ phức tạp như hydratcacbon, protein, lipit bị phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản cùng 1 số chất dễ bay hơi như etanol, axit axetic với axit butyric, axit propionic, axit lactic, các axit béo, và các khí CO2, H2, NH3

• Cacbonhydrat → các đường đơn giản → rượu OH) và aldehyde CHO) → axit hữu cơ (R-COOH)

(R-(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

(C6H10O5)n + nH2O → 3nCH3COOH

• Protein → peptit → Amino axit → axit hữu cơ + amoniac

• Chất béo và dầu → các axit hữu cơ

→ Quá trình này tương ứng khi phân tươi mới nạp vào, sự lên men kỵ khí được diễn ra nhanh chóng, các “túi khí” được tạo thành, như là chiếc phao, làm cho nguyên liệu nhẹ và nổi lên, thành váng ở lớp

trên

+ Giai đoạn 2: Axit hóa ( Tạo axit axetic)

Là giai đoạn lên men, hay giai đoạn đầu của quá trình bán phân hủy, nhờ các vi khuẩn Acetogenic bacteria (vi khuẩn tổng hợp axetat),

chuyển hóa các cacbonhydrat và các sản phẩm của giai đoạn 1 như

Aminoaxit, Peptit, Glyxerin và các axit béo thành các axit có phân tử

lượng thấp hơn như C2H5COOH, C3H7COOH, CH3COOH, một ít khí

hydro và khí CO2,

Ngoài ra, quá trình này sản sinh các sản phẩm lên men tạo mùi khó chịu hôi thối như H2S, NH3, indol, scatol (chủ yếu từ các chất có nguồn gốc protein).

Các vi khuẩn tạo Metan chưa thể sử dụng được các sản phẩm của các giai đoạn trước để tạo Metan, nên phải phân giải tiếp tục để tạo thành các phân tử đơn giản nhỏ hơn nữa (trừ axit acetic) theo nhiều cơ chế, nhờ các vi khuẩn Axetat hóa Sản phẩm của quá trình phân giải này gồm axit acetic, H2, CO2 Ví dụ:

• CH3CH2OH (ethanol) + H2O → CH3COOH + 2H2

• CH3CH2COOH (propionic) + 2H2O → CH3COOH + CO2 + 3H2

• CH3(CH2)2COOH (butyric) + 2H2O → 2CH3COOH + 2H2

• C6H12O6 + 2H2O → 2CH3COOH + 4H2 + 2CO2

→ Giai đoạn này tạo nhiều sản phẩm H2, và nó được sử dụng cùng với

CO2 cũng như CH3COOH để hình thành Metan (CH4), bắt đầu giai đoạn tạo biogas Lúc này các chất bã hữu cơ phân hủy mùn ra thành các phần tử nhỏ, lơ lửng trong dịch thải, pH của môi trường dịch

phân hủy ở dưới 5. 

+ Giai đoạn 3: hình thành khí Metan Đây là giai đoạn cuối cùng của quá

trình phân giải kỵ khí tạo thành hỗn hợp sản phẩm, trong đó khí Metan chiếm thành phần lớn Quá trình hình thành khí Metan được đồng thời, bằng 3 con đường:

1- Nhờ vi khuẩn hydrogenotrophic methanogen sử dụng cơ chất là

hydro và CO2:

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O

2- Nhờ vi khuẩn acetotrophic methanogen chuyển hóa axetat thành

metan và CO2 Khoảng 70% lượng metan sinh ra bằng con đường này

2.Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của Biogas

 Điều kiện yếm khí

pH đóng vai trò quan trọng, pH quá trình thủy phân 4 - 5 Vi khuẩn hoạt động tốt ở pH 6,5 – 7,2 ( quá trình khí hóa) Nếu dưới 6 hặc lớn hơn 8 thì hoạt động của nhóm vi khuẩn giảm nhanh

 Ảnh hưởng của nhiệt độ: tác nhân sinh học tạo ra CH4 có hai nhóm vi

Độ ẩm : Đạt 91,5 – 96 % thích hợp cho vi khuẩn metan phát triển, độ ẩm lớn hơn 96% tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm, sản lượng khí sinh ra

thấp

Thành phần dinh dưỡng: Tỉ lệ C/N thích hợp 25/1 – 30/1

Hàm lượng chất rắn : nên chiếm dưới 9% Hàm lượng này thay đổi theo mùa từ 7 – 9% Vào mùa khô ở nước ta khả năng sinh gas tốt, hàm lượng chất rắn trong thiết bị khí sinh học giảm nên việc cung cấp chất rắn cao hơn Tỉ lệ chất rắn 6% là tối ưu để sinh gas với nhiệt độ trung bình 25 – 27

độ C

3 Làm sạch khí Biogas

+Mục đích: loại bùn trong bể phân hủy, loại bỏ CO2, H2S để đạt hiệu quả cao

+Loại CO2: việc sục khí biogas qua nước coi là phương pháp đơn giản nhất

để loại CO2 Ngoài ra còn có thể sử dụng dung dịch kiềm như NaOH, KOH, Ca(OH)2 để loại CO2

+Loại H2S: có thể dùng Na2CO3

-Cách khác đó là cho biogas đi qua mạt sắt trộn lẫn Fe2O3:

Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O

-Sau khi sử dụng oxit sắt được tái sinh bằng cách đem Fe2S3 phơi nắng:

2Fe2S3 + 3O2 → 2Fe2O3 + 6S

độ các chất bẩn hữu cơ giảm 10 -20 lần

Ví dụ: Ts đầu vào = 56,60 g/l ; Ts đầu ra = 5,50 g/l

+BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật tiêu thụ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước Ví dụ:

BOD5 đầu vào = 24 980 mg/l; BOD5 đầu ra = 1620 mg/l

PHẦN 3 :CÁC THIẾT BỊ HẦM BIOGAS PHỔ BIẾN

Cơ chế, nguyên lý hoạt động cơ bản:

Khả năng sinh gas từ hầm ủ biogas chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau:

 Thể tích của hầm ủ biogas

 Thể tích chất lỏng chứa bên trong hầm

 Thời gian lưu lại của dịch phân

 Tỉ lệ nước dịch phân quá loãng thì lượng phân không đủ

để phân hủy

1.Các loại hầm ủ

a.Hầm nắp trôi nổi:

• Đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên

• Tương đối nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ, không phù hợp cho vùng núi.

Nắp nổi II

Hầm nắp trôi nổi

Nắp nổi 3

b.Hầm nắp cố định:

*Ưu điểm

• Kết cấu dưới mặt đất, nhiệt độ ổn định

• Xây dựng tại chỗ với vật liệu có sẵn ở địa phương

• Bền, các bộ phận cố định, đòi hỏi ít bảo dưỡng

*Nhược điểm

• Áp suất khí thay đổi

• Chi phí cao (ở 1 số nước, do vật liệu xây dựng hiếm, như ximăng ở Châu Phi)

• Đòi hỏi kỹ thuật xây dựng cao

Không áp dụng nguyên lý hoàn lưu.

Hoạt động không liên tục

Bảo dưỡng khó khăn, phức tạp

Không lấy được bả thải làm phân bón khi cần

Hầm vòm nắp cố định có cửa nạp và cửa xả

đặt trên cùng bình độ

Điểm yếu:

• Đáy cửa nạp, cửa xả đặt cùng bình độ, trên vùng

phân bán hoai, dưới đáy vùng phân tươi mới nạp

vào

• Ống nạp đặt chéo, việc nạp nguyên liệu chủ yếu dựa

vào sức hút trọng lực/ chênh lệch độ cao (nạp chậm, khó khăn)

• Không áp dụng nguyên lý hoàn lưu, việc nạp nguyên

liệu rất khó khăn, kể cả khi nạp cưỡng bức

Hầm vòm nắp cố định xây gạch KT

Hầm vòm nắp cố định có tay quay phá váng

Hầm vòm nắp cố định chế tạo sẵn

c.Hầm dạng túi ủ

*Ưu điểm

• Chi phí đầu tư thấp

• Đào vị trí nông, thích hợp với vùng có nước ngầm cao *Nhược điểm

• Dễ hỏng

• Cần bảo dưỡng thường xuyên,

• Áp suất khí thấp

• Tuổi thọ thấp (dưới 2 năm)

• Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ môi trường

• Đòi hỏi diện tích bề mặt lớn

Hầm dạng túi ủ I

Hầm dạng túi ủ II + III

Hầm dạng túi nhựa HDPE IV (Ecofys prototype)

•Phải dùng túi chứa khí và máy hút khí khi sử dụng.

•Công năng bể thấp, tỷ lệ pha loảng 1:4 đến 1:6

•Năng suất khí gas thấp

Hầm VACVINA cải tiến (Vietnam, CCRD)

2 Bể Biogas

Hoạt động của bể Biogas gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tích khí và giai đoạn sử dụng khí

• Giai đoạn tích khí lúc đầu áp suất khí bằng 0

Khí bắt đầu sinh ra và tích lại ở phần trên của Khối không khí được tích lại càng nhiều và đẩy dịch phân giải dang lên ở bể điều áp và ống lối vào Bề mặt dịch phân giải hạ xuống còn bề mặt dịch trong

bể điều áp tăng lên Nếu khí không được sử dụng, dịch phân giải

sẽ tiếp tục tăng đến lúc tràn khỏi bề điều áp qua đường xả tràn

• Giai đoạn sử dụng khí:

Khí được lấy đi và sử dụng, bề mặt dịch ở bể điều áp giảm xuống

và bề mặt dịch phân giải ở bể phân giải tăng dần Khi độ chênh

lệch giữa hai bề mặt dịch này bằng 0, thiết bị trở lại trạng thái ban đầu của chu trình hoạt động

Các bể biogas có chi phí rẻ và chiếm ít diện tích hơn các loại hầm nhưng năng suất xử lý và độ bền lại kém hơn nên còn ít được sử dụng ở Việt Nam.

Ứng dụng của biogas

PHẦN 4 : TỔNG KẾT CHUNG

Kỹ thuật xử lý yếm khí CTR thu biogas

khi cấy xong thì rất ổn định, không

bị shock

dụng máy bơm nước, tự chảy từ

nguồn thải đến nguồn tiếp nhận

biogas) để sử dụng, thu phân hữu

cơ để trồng cây

bảo trì, bảo dưỡng dễ dàng

tố môi trường như nhiệt độ, độ

KẾT LUẬN

Vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm thực phẩm nói riêng đang là mối lo của toàn thể xã hội.Trong đó, ngành chăn nuôi giết mổ đã sản sinh ra một lượng lớn chất thải rắn cần xử lý

Sự ra đời của công nghệ biogas không chỉ góp phần khiến môi trường thêm trong sạch mà còn đem lại lợi ích kinh tế không nhỏ với nguồn khí gas làm nguyên liệu Vì vậy, việc sử dụng các loại hầm (bể) khí biogas là một phương pháp vô cùng hữu hiệu và tiện ích.

TÀI LIỆU THAM KHẢO