XỬ lý CHẤT THẢI CHĂN NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS

ĐỀ TÀI: “XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS” Nội dung 1.Tìm hiểu chung Biogas 1.1 Khái niệm 1.2 Cơ sở khoa học biogas 1.3 Nguyên liệu cách xử lý nguyên liệu 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động Biogas Các loại hầm biogas 2.1 Phân loại 2.2 Thiết kế - Lắp đặt ( loại hầm nắp cố định, dạng túi nilong, mơ hình VACVINA cải tiến hầm phủ bạt HPDE) 2.3 Quá trình vận hành hầm ủ Biogas Ứng dụng 1.Tìm hiểu chung Biogas 1.1 Biogas gì? -Khái niệm: Biogas viết tắt biological gas hỗn hợp khí sinh từ q trình phân hủy chất hữu tác động vi sinh vật mơi trường yếm khí -Thành phần Biogas : CH4, CO2, N2 ,H2, H2S …, CH4, CO2 chủ yếu 1.2 Cơ sở khoa học cơng nghệ Biogas 1.2.1 Nhóm vi sinh vật Biogas -Nhóm vi khuẩn khơng sinh Metan +Nhóm vi khuẩn lên men: thủy phân chất hữu phức tạp, không tan thành chất hữu đơn giản tan +Nhóm vi khuẩn sinh axetat hydro: phân hủy tiếp chất sinh giai đoạn đầu axit propionic axit dễ bay hơi, axit hữu đa vịng thơm alcohol…(những chất khơng thể sử dụng trực tiếp vi khuẩn sinh metane) thành axit axetic, CO2, H2 , -Nhóm vi khuẩn sinh mêtan: chuyển hóa axit axetic, CO2, H2, axit formic, sinh từ giai đoạn thứ thứ hai thành CH4 CO2 Nhóm vi khuẩn nhóm vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt, nhạy cảm với oxy chất oxy hóa Mối quan hệ nhóm vi khuẩn : chúng tạo nhiên liệu, điều kiện môi trường thuận lợi cho phát triển 1.2.2 Q trình tạo khí sinh học -là trình lên men phức tạp xảy nhiều phản ứng cuối tạo khí CH4, CO2 -Q trình thực theo nguyên tắc phân huỷ kỵ khí, tác dụng vi sinh vật yếm khí Trải qua giai đoạn: + Giai đoạn I ( thủy phân ) + Giai đoạn II ( sinh axit) + Giai đoạn III ( sinh mêtan) Các giai đoạn q trình tạo khí sinh học Giai đoạn I Giai đoạn II Giai đoạn III Khối vi khuẩn Chất hữu cơ, carbohdrates, chất béo, protein Khối vi khuẩn H2, CO2 Acid acetic Khối vi khuẩn Acid propionic, Acid butyric, rượu khác thành phần khác CH4, CO2 H2, CO2 Acid acetic 1.3 Nguyên liệu sản xuất biogas cách xử lý nguyên liệu - Nguyên liệu đưa vào sản xuất cần: Giàu cellulose Ít Ligin NH4+ ban đầu khoảng 2000mg/l Tỷ lệ carbon / nitơ : 20/30 Nguyên liệu phải hoà tan nước - Nguồn nguyên liệu là: +Phân hữu nguồn gốc từ chuồng ni (bị, lợn, gà) +Rác thải hữu cơ, rác thải sinh hoạt dễ phân hủy +Ngồi sử dụng bèo Lục Bình,… Khả cho phân thành phần hoá học phân gia súc,gia cầm : Vật ni Bị sữa Bị thịt Lợn Trâu Gia cầm Khả cho phân hàng ngày 500kg v.ni Thể tích : m3 0,038 0,038 0,028 -0,028 Thành phần hoá học ( % khối lượng phân tươi ) Trọng Chất lượng tan dễ tươi (kg) tiêu 38,5 41,7 28,4 6,78 31,3 7,98 9,33 7,02 10,2 16,8 Nitơ Photpho Tỷ lệ Carbon / Nitơ 0,38 0,70 0,83 0,31 1,20 0,10 0,20 0,47 -1,20 20-25 20-25 20-25 -7-15 Xử lý nguyên liệu nạp vào Biogas - Nạp nguyên liệu lần đầu: Chuẩn bị 700 - 800kg phân tươi làm nguyên liệu ban đầu - Làm lỏng phân gia súc chất thải chăn nuôi, cắt nhỏ rác thải rau, cỏ ăn thừa gia súc, phần rơm rạ, thân ngô già, bèo tây, … - 15-20 ngày sau nạp nguyên liệu ban đầu, không nên nạp nguyên liệu bổ sung để giữ cho trình lên men đạt trạng thái ổn định - Sau thời gian nói trên, cần nạp nguyên liệu bổ sung lấy phần bã phân huỷ Lượng bổ sung vào lượng lấy đi, khơng nên nạp q nhiều hay q - Nạp nguyên liệu thường xuyên hàng ngày lượng phân từ chuồng trại từ hố xí trực tiếp chảy thẳng vào hầm - Lượng nước bổ sung cho tỉ lệ phân nước : (nghĩa phân : nước) Xây dựng vận hành 2.1 Phân loại - Phân loại theo phần chứa khí gồm: + Hầm nắp nổi: + Hầm nắp cố định - Phân loại theo cách thức nạp nguyên liệu: + Nạp liên tục + Nạp theo mẻ - Phân loại theo cách xây dựng: + Hầm chế tạo sẵn + Hầm xây chỗ 2.2 Thiết kế- Lắp đặt- Vận hành: Xác định thể tích Hầm phân huỷ Biogas Cơng thức để tính thể tích hầm Biogas cho trang trại ni heo V= Vck + 6nLT Trong đó: n lượng heo ni thường xun gia đình (con) L lượng chất thải bình quân ngày từ heo (lit/con.ngày) T thời gian lưu (ngày) Loại hầm nắp cố định Dựa vào dạng hình học bể phân hủy chia thiết bị nắp cố định thành loại khác sau: -Loại hình hộp -Loại hình trụ -Loại hình cầu Loại hầm nắp cố định * Ưu điểm: - Kết cấu mặt đất, nhiệt độ ổn định, tiết kiệm diện tích - Xây dựng chỗ với vật liệu có sẵn địa phương -Bền, phận cố định, đòi hỏi bảo dưỡng - khơng có phận thép, chủ yếu xi măng Do giá thành xây dựng hầm biogas tương đối rẻ * Nhược điểm: - Áp suất khí thay đổi -Chi phí cao ( số nước, vật liệu xây dựng hiếm, xi-măng Châu Phi ) -Đòi hỏi kỹ thuật xây dựng cao -Khí thẩm thấu qua vịm thường vấn đề đáng lo ngại hầm sinh khí loại -Loại thường dễ bị nứt sau thời gian sử dụng xây không đạt yêu cầu Loại hầm sinh khí kiểu túi nilong * Nguyên lý hoạt động: Các chất thải sau trình phân hủy tạo khí, chúng bị đẩy dần phía cuối túi gas chảy hố chứa dạng bùn lỗng, bùn khơng cịn bốc mùi, giịi bọ Loại hầm sinh khí kiểu túi nilong *Ưu điểm: -Đào vị trí nơng, thích hợp với vùng có nước ngầm cao -việc lắp đặt hệ thống vận hành đơn giản -Chi phí thấp -Do thành mỏng nên tăng suất mặt trời chiếu sáng, tăng hiệu suất phân hủy * Nhược điểm: - Dễ bị hư hỏng việc sửa chữa có khó khăn - Cần sửa chữa thường xuyên, có biện pháp bảo vệ - Áp suất khí thấp, khơng thích hợp cho chiếu sáng biogas - Tuổi thọ thấp, hầm bị nắng chiếu trực tiếp (dưới năm) - Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ mơi trường - Địi hỏi diện tích bề mặt lớn Mơ hình biogas cải tiến VACVINA kết hợp mơ hình hầm xây có vịm Trung Quốc, mơ hình túi ủ Biogas chất dẻo Cơ-lơm-bia mơ hình bể phốt tự hoại Ưu điểm Hầm VACVINA cải tiến: - xây dựng đơn giản dễ dàng - Nắp hầm tận dụng làm chuồng, đỡ tốn diện tích - chất thải từ hố xí đưa ln vào bể Do vậy, không cần phải đầu tư thêm việc xây hố xí tự hoại - Việc nạp phân gia súc vào hầm cho phép thực theo cách rơi tự từ hệ thống ống si-phông vào hầm, chất thải người nạp vào hầm dễ dàng liên tục hàng ngày Do váng hầm phân huỷ khơng có điều kiện phát triển, khí biogas sản xuất điều kiện ổn định - Giá thành xây dựng rẻ nhiều (= gần 55% giá thành hầm nắp vịm có thể tích) Quy trình xây dựng theo mơ hình VACVINA  Xác định thể tích Hầm phân huỷ Biogas  Chuẩn bị vật liệu  Xây dựng hầm phân huỷ: đào hố, đổ nền, xây thành bể, trát chống thấm, đánh màu, đổ bê tông cốt thép cho nắp hầm, đổ bê tông cốt thép cho bệ bếp  Lắp đặt thiết bị: thiết bị đầu vào, thiết bị đầu ra, van an toàn, hệ thống túi dự trữ gas, bếp Biogas  Lấp đất xung quanh hầm Hầm Biogas phủ bạt  Loại bạt sử dụng xây dựng loại hầm HDPE (High Density Polyethinel) *Ưu điểm: - Tấm bạt HDPE có bề mặt màu đen hấp thu nhiều nhiệt lượng, hiệu sinh gas cao - Kỹ thuật xây dựng đơn giản, thể tích lớn - Đảm bảo độ kín nên hiệu cao suốt q trình sử dụng cơng trình - Bảo trì (hút bùn cặn) dễ dàng - Chi phí vận hành, bảo dưỡng thấp - Chi phí đầu tư rẻ (1/5 giá thành so với hầm bê tông, tương đương 100.000 đ/m3 hầm) - Tuổi thọ trung bình 10 năm, bạt HDPE lót đáy tuổi thọ 100 năm *Nhược điểm: - Kém bền so với loại hầm xây gạch - Dễ chịu ảnh hưởng nhiệt độ bên - Dễ bị hỏng ( thủng) có yếu tố tác động 2.3 Quy trình vận hành hầm ủ biogas - Nạp nguyên liệu thường xuyên hàng ngày - Khuấy đảo dich phân huỷ - Phá váng - Lấy bỏ lắng cặn - Theo dõi áp suất khí Ứng dụng cơng nghệ biogas 3.1 Quy mơ hộ gia đình 3.2 Quy mô công nghiệp Kiến nghị Bên cạnh lợi ích mà công nghệ biogas đem lại tồn nhiều hạn chế, cộm vấn đề ô nhiễm nguồn nước ngầm, phá hủy tàng ozon,… Vậy mặt phát triển công nghệ xử lý chất thải với biogas, mặt khác cần có biện pháp khắc phục hạn chế Biogas để phát huy tối đa ứng dụng Nhóm thực STT Họ tên Lớp MSV Ngô Thị An CNTYA_53 530912  Lê Cao Cường CNTYA_53 530920  Đỗ Thị Hoan CNTYA_53  530939 Vũ Duy Hoàng CNTYA_53 530940  Đào Thị Hồng CNTYA_53 530941  Nguyễn Thị Minh Hằng CNTYA_53 530937 Trịnh Thúy An CNTYB_53 530998 Trần Ngọc Ba CNTYB_53 530999 Trương Văn Bằng CNTYB_53 531000 10 Nguyễn Thị Kim Chi CNTYB_53 531003 11 Hoàng Thị Ngọc Điệp CNTYB_53 531012 12 Nguyễn Văn Duy CNTYB_53 531010 13 Chu Thị Huế CNTYB_53 531028 14 Bùi Ngọc Cường CNTYB_53 531006 15 Vi Thị Thu Hòa CNTYB_53 531023 ... Bên cạnh lợi ích mà cơng nghệ biogas đem lại tồn nhiều hạn chế, cộm vấn đề ô nhiễm nguồn nước ngầm, phá hủy tàng ozon,… Vậy mặt phát triển công nghệ xử lý chất thải với biogas, mặt khác cần có... 20-25 -7-15 Xử lý nguyên liệu nạp vào Biogas - Nạp nguyên liệu lần đầu: Chuẩn bị 700 - 800kg phân tươi làm nguyên liệu ban đầu - Làm lỏng phân gia súc chất thải chăn nuôi, cắt nhỏ rác thải rau,...Nội dung 1.Tìm hiểu chung Biogas 1.1 Khái niệm 1.2 Cơ sở khoa học biogas 1.3 Nguyên liệu cách xử lý nguyên liệu 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động Biogas Các loại hầm biogas 2.1 Phân loại 2.2