4.4.1 Sự biến động CH4 theo chu kỳ 5 ngày của hai túi ủ
0 20 40 60 80 39 44 49 54 59 64 69 Ngày thứ %
Phân heo Rơm sau ủ
Hình 4.3 Sự biến động CH4 theo chu kỳ của hai túi ủ
Khí sinh học là sản phẩm bay hơi của quá trình lên men kỵ khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp. Do methane (CH4) là thành phần chủ yếu nên khí sinh học là loại khí cháy được (Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997). Theo Lê Hoàng Việt (2005), khí đốt methane sinh ra nhiệt lượng rất cao (gần 9.000 kcal/m3). Thành phần phần trăm khí methane (%CH4) của túi ủ rơm sau ủ nấm là từ 59,7 - 61,6% và của túi ủ phân heo là 55,4% - 66,4%. Từ ngày thứ 39 đến ngày thứ 49, %CH4 của túi ủ phân heo cao hơn của túi ủ rơm sau ủ nấm (1 - 6,3%) nhưng đến ngày thứ 49 trở về sau thì túi ủ phân heo có %CH4 thấp hơn so với túi ủ rơm sau ủ nấm (3 - 4,3%). Kết quả này hoàn toàn phù hợp với thời điểm sinh khí của hai túi ủ vì, như đã trình bày, túi ủ rơm sau ủ nấm có thời gian sinh khí chậm hơn túi ủ phân heo. Nên khi túi ủ rơm sau ủ sinh khí (ngày thứ 39) thì túi ủ phân heo đã trong quá trình sinh methane mạnh mẽ làm cho hàm lượng methane tăng cao đạt cực đại vào ngày thứ 39 (66,4%) và khi túi ủ rơm sau ủ nấm bắt đầu giai đoạn
29
sinh khí ổn định (từ ngày 49 trở về sau) làm hàm lượng CH4 tăng lên thì hàm lượng CH4 của túi ủ phân heo lại giảm xuống, nguyên nhân do túi phân heo không được nạp thêm nguyên liệu làm cho môi trường dinh dưỡng dần cạn kiệt, vi khuẩn yếm khí giảm số lượng ảnh hưởng đến khả năng sinh methane. Kết quả ở hình 4.3, nhìn chung diễn biến %CH4 của cả hai túi ủ có xu hướng giảm đến ngày thứ 69. Cụ thể, %CH4 của túi ủ phân heo đến ngày thứ 69 đã giảm khoảng 11,5% so với ngày thứ 39 và túi ủ rơm sau ủ nấm giảm không đáng kể khoảng 1,6% so với ngày thứ 39 do trong quá trình lên men yếm khí, nguyên nhân ở giai đoạn đầu của nghiệm thức rơm sau ủ nấm, các chất phân hủy nhanh như tinh bột, protein, đường… bị phân hủy trước tạo nhiều axit hữu cơ làm chậm quá trình phân hủy. Tuy nhiên, các chất xơ trong rơm rạ rất lớn lại phân hủy từ từ nên khí sinh ra một cách liên tục làm cho hàm lượng CH4 trong nghiệm thức không khác biệt nhiều (58,5 - 61,6%).
Nhìn chung, thành phần phần trăm của CH4 của 2 túi ủ trong thí nghiệm này nằm trong khoảng 54,9 - 66,4% phù hợp cho sự đốt cháy và nằm trong khoảng giá trị thích hợp (55 - 70%) theo đề nghị của Lê Hoàng Việt (2005)
4.4.2 Trung bình thành phần khí sinh học của túi ủ
Hình 4.4 Trung bình thành phần khí sinh học của hai nghiệm thức
Theo RISE-AT (1998) được trích bởi Lê Hoàng Việt, khí sinh học là một hỗn hợp khí được sản sinh trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong môi trường yếm khí. Khí sinh học có nhiệt trị rất cao (4500 - 6000 Kcal/m3), phục thuộc vào %CH4 hiện diện trong khí sinh học (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003).
Theo kết quả thể hiện trên hình 4.4 cho thấy, ở túi ủ phân heo trung bình %CH4 là 59,71% và %CO2 là 38,85%. Hai giá trị này đều nằm trong khoảng phù hợp theo nhận định của Lê Hoàng Việt (2005). Phần trăm methane trong túi ủ phân heo của thí nghiệm này cao hơn so với thí nghiệm của Lê Hoàng Tới (2013) khoảng 1,69 - 3,08%. Sự chênh lệch %CH4 này là do ẩm độ của phân heo trong các thí nghiệm có sự khác biệt. Trong thí nghiệm này ẩm độ là 67,2% thấp hơn ẩm độ
CH4 CO2 Khí khác Phân heo 59.72% 38.84% 1.44% Rơm sau ủ 60.46% 39.54% 0.00%
30
trong thí nghiệm của Lê Hoàng Tới (2013) (73,3%) làm cho hàm lượng vật chất khô của phân heo trong hai thí nghiệm có sự khác biệt. Cụ thể, cùng trọng lượng tươi của phân heo nạp trong 30 ngày (300 kg) nhưng lượng vật chất khô trong thí nghiệm (3,28kg vật chất khô trong 10kg tươi) nhiều hơn 18,2% so với thí nghiệm của Lê Hoàng Tới (2013) (2,67kg vật chất khô trong 10kg tươi) là nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt này. Bên cạnh đó, kết quả thành phần khí của túi ủ rơm sau ủ nấm khá lý tưởng. Tuy quá trình sinh khí diễn ra chậm hơn so với túi ủ phân heo nhưng chất lượng khí sinh ra có hàm lượng methane chiếm tỷ lệ cao và ổn định trong suốt quá trình thí nghiệm. %CH4 trung bình chiếm 60,46% trong hỗn hợp khí sinh học sinh, rất phù hợp cho sự đốt cháy và nằm trong khoảng giá trị thích hợp theo đề nghị của Lê Hoàng Việt (2005). Như đã đề cập phần trên, hàm lượng chất xơ có trong rơm rạ rất cao, chúng được phân hủy từ từ và sinh khí liên tục làm cho chất lượng khí sinh ra luôn ổn định. Điều này càng được minh chứng khi so sánh thành phần phần trăm khí methane trong hỗn hợp khí sinh học sinh ra từ rơm sau ủ nấm luôn nhiều hơn so với nghiệm thức lục bình trong cả hai lần thí nghiệm của Lê Hoàng Tới (2013) từ 8,41 - 11,82% do hàm lượng xơ trong lục bình thấp hơn.
Thành phần khí khác (H2S, NH3,…) của hai túi ủ ít biến động, chiếm tỷ lệ rất thấp và hầu như không phát hiện ở túi ủ rơm sau ủ nấm. Bên cạnh đó, %CO2 luôn thấp hơn so với %CH4. Khi %CH4 tăng thì %CO2 giảm và ngược lại. Nguyên nhân do khi CO2 sinh ra một phần sẽ bị giữ lại bởi các ion có trong túi ủ như: K+, Ca2+, Na+, NH3,….. Tỷ lệ CO2 trong nghiệm thức phân heo dao động 32,9 - 43,3% (trung bình là 38,85%) và %CO2 trong túi ủ rơm sau ủ nấm có giá trị dao động 38,4 -
40,3% (trung bình là 39,54%) vẫn nằm trong giá trị thích hợp theo đề nghị của Lê Hoàng Việt (2005). Như vậy, có thể nhận định rằng diễn biến khí sinh học sinh ra của hai nghiệm thức trong suốt quá trình thí nghiệm luôn đạt chất lượng tốt và có thể thay thế được cho các loại chất đốt truyền thống.
31
CHƯƠNG V
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận
Tổng lượng khí sinh học sinh ra từ túi ủ phân heo là 7.323,9 lít và của túi ủ rơm sau ủ nấm là 1.428,3 lít.
Thành phần khí CH4 luôn chiếm tỷ lệ cao nhất trong suốt quá trình thí nghiệm. Khí CH4 của túi ủ phân heo là 59,7% và túi ủ rơm sau ủ nấm là 60,64%. Với túi ủ phân heo, lượng khí CH4 giảm dần theo thời gian. Đối với túi ủ rơm sau ủ nấm lượng khí methane dao động ít.
Khí CO2 sinh ra từ hai túi ủ trong thí nghiệm luôn thấp hơn khí methane. Cụ thể, đối với túi ủ phân heo là 38,8% và túi ủ rơm sau ủ nấm là 39,5%.
Các khí khác như H2S, NH3, H2,... Chiếm tỷ lệ thấp trong thí nghiệm dao động 0 - 1,4%. Đặc biệt là túi ủ rơm sau ủ nấm không phát hiện khí khác.
Tuy lượng khí sinh học sinh ra túi ủ rơm sau ủ nấm thấp hơn rất nhiều so với túi ủ phân heo. Nhưng, hàm lượng khí methane trong hỗn hợp khí sinh học chiếm tỷ lệ lớn, rất lý tưởng cho việc đun nấu. Vì vậy, có thể sử dụng rơm làm nguyên liệu để sản xuất khí sinh họcphục vụ cho nhu cầu hộ gia đình
5.2 Kiến nghị
Cần nghiên cứu các biện pháp giảm thiểu hiện tượng nổi của nguyên liệu. Cần nghiên cứu cải thiện tổng lượng khí để phục vụ nhu cầu hộ gia đình.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Kết quả nhiệt độ môi trường (9 giờ sáng) của thí nghiệm
STT Thí Nghiệm Ngày Nhiệt độ (oC) 1 07/09/2013 28,5 2 08/09/2013 28,5 3 09/09/2013 30 4 10/09/2013 29 5 11/09/2013 29 6 12/09/2013 29,5 7 13/09/2013 31 8 14/09/2013 30,5 9 15/09/2013 30,5 10 16/09/2013 28,5 11 17/09/2013 28 12 18/09/2013 29 13 19/09/2013 30 14 20/09/2013 30 15 21/09/2013 28 16 22/09/2013 25 17 23/09/2013 28 18 24/09/2013 29 19 25/09/2013 29 20 26/09/2013 27 21 27/09/2013 31 22 28/09/2013 30 23 29/09/2013 31 24 30/09/2013 30 25 01/10/2013 27 26 02/10/2013 29 27 03/10/2013 28 28 04/10/2013 26 29 05/10/2013 28 30 06/10/2013 27 31 07/10/2013 27,5 32 08/10/2013 28 33 09/10/2013 28 34 10/10/2013 29,5 35 11/10/2013 31 36 12/10/2013 29 37 13/10/2013 28,5 38 14/10/2013 28 39 15/10/2013 30
40 16/10/2013 29 41 17/10/2013 29,5 42 18/10/2013 29 43 19/10/2013 27,5 44 20/10/2013 29 45 21/10/2013 28 46 22/10/2013 29 47 23/10/2013 30 48 24/10/2013 30,5 49 25/10/2013 29 50 26/10/2013 30 51 27/10/2013 29,5 52 28/10/2013 28,5 53 29/10/2013 28,5 54 30/10/2013 29 55 31/10/2013 31 56 01/11/2013 31 57 02/11/2013 30,5 58 03/11/2013 29,5 59 04/11/2013 29,5 60 05/11/2013 32 61 06/11/2013 30 62 07/11/2013 29 63 08/11/2013 27,5 64 09/11/2013 27 65 10/11/2013 29,5 66 11/11/2013 29 67 12/11/2013 29 68 13/11/2013 30 69 14/11/2013 29 TB --- 29,04 ± 1,3
Phụ lục 2: Lượng khí sinh học sinh ra theo chu kỳ 5 ngày của hai túi ủ
Ngày thứ Túi ủ sử dụng Túi ủ phân heo (lít) Túi ủ sử dụng rơm sau ủ (lít) 19 1244 --- 24 990,8 --- 29 1367,7 --- 34 1005,5 --- 39 926 535 44 487,4 263 49 373,4 142,7 54 465,8 139,2 59 205,4 137,4 64 168,5 138 69 89,4 73 Tổng thể tích khí cộng dồn 7323,9 1428,3
Phụ lục 3: Thành phần khí sinh học sinh ra của hai túi ủ
Ngày thứ
Túi ủ phân heo Túi ủ rơm sau ủ nấm
CH4 (%) CO2 (%) Khí khác (%) CH4 (%) CO2 (%) Khí khác (%) 39 66,4 32,9 0,7 60,1 39,9 0 44 63 35,5 1,5 61,6 38,4 0 49 62,5 36 1,5 61,5 38,5 0 54 58,4 37,6 4 61,4 38,6 0 59 57,4 41,5 1,1 60,4 39,6 0 64 55,4 43,3 1,3 59,7 40,3 0 69 54,9 45,1 0 58,5 41,5 0 TB 59,71 ± 4,0 38,84 ± 4,0 1,44 ± 1,1 60,46 ± 1,1 39,54 ± 1,1 0
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tài liệu tiếng Việt
Lâm Minh Triết và Lê Hoàng Việt, 2009. Vi sinh vật nước và nước thải. NXB Xây Dựng.
Lăng Ngọc Huỳnh, 2002. Sử dụng nước thải từ hầm ủ biogas để nuôi tảo chlorella. Luận văn tốt nghiệp. Đại Học Cần Thơ.
Lê Hoàng Tới, 2013. Khả năng sinh khí của lục bình (Eichhornia crasipes) trong túi ủ biogas tại xã Mỹ Khánh, Phong Điền, Tp. Cần Thơ. Luận văn tốt nghiệp. Đại Học Cần Thơ.
Lê Hoàng Việt, 1998. Giáo trình biogas với nông trang. Đại Học Cần Thơ.
Lê Hoàng Việt, 2003. Giáo trình phương pháp Xử lý nước thải. Đại Học Cần Thơ. Lê Hoàng Việt, 2003. Giáo trình phương pháp Xử lý chất thải rắn. Đại Học Cần
Thơ.
Lê Hoàng Việt, 2005. Quản lý và tái sử dụng chất thải hữu cơ. Đại học Cần Thơ. Lương Đức Phẩm, 2002. Công nghệ xử lý chất thải bằng biện pháp sinh học. NXB
Giáo Dục.
Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997. Sản xuất khí đốt (biogas) bằng kĩ thuật lên men kỵ khí. NXB Nông Nghiệp.
Nguyễn Bảo Vệ, 2010. Những yếu tố có ảnh hưởng đến tính bền vững của sản xuất lúa ba vụ ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, Báo cáo Hội thảo cải thiện lúa 3 vụ tại An Giang.
Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003. Công nghệ sinh học môi trường tập II. NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh.
Nguyễn Duy Thiện, 2001. Công trình năng lượng khí sinh học biogas. NXB Xây Dựng Hà Nội.
Nguyễn Quang Khải, 2001. Công nghệ khí sinh học. NXB Xây Dựng Hà Nội. Nguyễn Thành Hối, 2008. Ảnh hưởng sự chôn vùi rơm rạ tượi trong đất ngập nươc
đến sự sinh trưởng của lúa (Oryza sativa.L) ở Đồng Bằng Sông Cửu Long. Luận án Tiến sĩ Nông Nghiệp. Trường Đại Học Cần Thơ, tr.46 – 55.
Nguyễn Văn Thu và Nguyễn Thị Tuyết Nhung, 2011. Giáo trình vệ sinh môi trường chăn nuôi. NXB Đại Học Cần Thơ.
Thái Hồng Cúc, 2013. Khả năng sinh khí của bèo tai tượng (Pistia stratiotes L)
trong túi ủ biogas tại xã Mỹ Khánh, Phong Điền, Tp.Cần Thơ. Luận văn tốt nghiệp Đại Học Cần Thơ.
Trịnh Hoài Nam, 2012. Khả năng sinh khí của lục bình (Eichhornia crasipes) trong túi ủ biogas tại xã Mỹ Khánh, Phong Điền, Tp. Cần Thơ. Luận văn tốt nghiệp. Đại Học Cần Thơ.
Trương Văn Quí, 2013. Khả năng sinh khí của cỏ vườn trong túi ủ biogas tại xã Mỹ Khánh, Phong Điền, Tp. Cần Thơ. Luận văn tốt nghiệp Đại Học Cần Thơ.
2. Tài liệu nước ngoài
A.Dobermann and T.H. Fairhurst, 2002. Rice Straw Management.
Fabien Monnet, 2003. An Introduction Anaerobic Digestion of Organic Water, Remade Scotland.