3.6.1.1. Thiết bị nắp nổi
a. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động
Loại này có nguồn gốc từ Ấn Độ, do tổ chức KVIC (Khadi and Village Industnes Commision, Ủy ban Công nghiệp Nông thôn và Dệt may) phát triển. Bộ phận chứa khí là một nắp có dạng một cái thùng, được úp trực tiếp vào dịch phân hủy. Khí sinh ra ở bể phân hủy được thu giữ ở nắp và làm cho nắp nổi lên. Khí được tích lại càng nhiều thì nắp càng nổi cao. Trọng lượng của nắp tạo ra áp suất nén vào khí. Khi lấy khí sử dụng, nắp sẽ chìm dần xuống. Khi nạp nguyên liệu mới qua ở đầu vào qua bể nạp thì nguyên liệu đã phân hủy sẽ tràn ra qua lối ra. Kiểu của KVIC được cải tiến ở một số nước bằng cách xây thêm vành đai chứa nước quanh cổ bể phân hủy (gioăng nước) và úp nắp vào đây để phân hoàn toàn được che kín, không tiếp xúc với không khí, đảm bảo kỵ khí tốt hơn, tránh
b. Ưu và nhược điểm chung
Ưu điểm:
+ Dễ đảm bảo kín khí do nắp được chế tạo riêng tại công xưởng bằng vật liệu thích hợp như thép hoặc xi măng lưới thép hay composite; + Dịch phân hủy được giữ ở điều kiện kỵ khí tốt vì không tiếp xúc với
không khí, cả với thiết bị có kích thước lớn; + Áp suất khí không thay đổi khi sử dụng khí;
+ Biết được lượng khí hiện có một cách trực quan thông qua độ nổi của nắp;
+ Kỹ thuật xây trát quen thuộc.
Nhược điểm:
+ Chi phí chế tạo và vận chuyển nắp cao, chiếm trên 30% tổng chi phí của công trình;
+ Áp suất khí thấp, sử dụng để thắp sáng kém hiệu quả;
+ Nhiệt độ của dịch phân hủy thay đổi nhiều theo nhiệt độ khí trời vì khí chứa trong nắp và không khí bên ngoài tiếp xúc trực tiếp với nắp kim loại truyền nhiệt tốt;
+ Tuổi thọ nắp không dài, thường khoảng 10 năm với thép dày 2 mm; + Phải định kỳ sơn lại nắp thép và khung đỡ để chống han rỉ.
Chi phí cao là nhược điểm lớn nhất của kiểu nắp nổi. Ngay ở Ấn Độ, kiểu KVIC đắt gần gấp 2 lần so với kiểu nắp cố định Deenhandhu và do vậy việc ứng dụng kiểu KVIC đã giảm dần.
3.6.1.2. Thiết bị nắp cố định
a. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động
Loại này đã được phát triển đầu tiên ở Trung Quốc. Bộ phận chứa khí và bể phân hủy được gắn liền với nhau thành một bể kín. Khí sinh ra được tích lại ở phía trên sẽ tạo ra áp suất nén xuống mặt dịch phân hủy, đẩy một phần dịch phân hủy tràn lên bể điều áp được nối với lối ra. Giữa bề mặt dịch phân hủy trong bể và mặt thoáng ở ngoài không khí có một độ chênh nhất định, thể hiện áp suất khí trong thiết bị. Khí tích lại càng nhiều thì độ chênh này càng lớn. Khi lấy khí sử dụng, dịch phân hủy từ bể điều áp lại dồn vào bể phân hủy và đẩy khí ra ngoài.
b. Ưu nhược điểm chung
Ưu điểm:
+ Giá thành hạ do không phải dùng nắp chứa khí đắt tiền; + Sử dụng vật liệu thông thường, dễ có ở địa phương;
+ Không cần tới công xưởng, thợ địa phương có thể xây dựng được; + Tiết kiệm được mặt bằng vì có thể đặt ngầm toàn bộ dưới mặt đất; + Được bảo ôn tốt do đặt ngầm nên nhiệt độ ổn định, ít thay đổi theo
nhiệt độ không khí, có thể hoạt động cả trong điều kiện thời tiết mùa đông giá lạnh khi nhiệt độ ngoài trời xuống dưới 100C;
+ Ít đòi hỏi phải bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế vì không có bộ phận chuyển động, không có bộ phận bị ăn mòn, rò rỉ;
+ Tuổi thọ dài (trên 20 năm);
+ Tạo được áp suất khí cao nên dùng khí để đun nấu và thắp sáng bằng đèn mạng cho hiệu suất cao hơn so với loại nắp nổi và loại túi.
Nhược điểm :
+ Áp suất khí không ổn định trong quá trình sử dụng;
+ Điều kiện kỵ khí kém hơn vì dịch phân hủy bị đẩy lên bể điều áp, tiếp xúc với không khí và bị oxy hòa tan vào. Khi dịch dồn trở lại bể phân hủy sẽ đem theo lượng oxy hòa tan này vào bể phân hủy. Nhược điểm này càng trầm trọng đối với thiết bị cỡ lớn. Trong trường hợp này bể điều áp có bề mặt quá rộng (do phải hạn chế áp suất khí không quá lớn) nên điều kiện kỵ khí càng kém. Chính vì vậy loại nắp cố định thường ứng dụng cho công trình có thể tích phân hủy khoảng 20 m3 trở xuống.
3.6.1.3. Thiết bị túi chất dẻo
a. Nguyên lý cấu tạo và hoạt động
Loại thiết bị bằng túi chất dẻo đầu tiên được phát triển ở Đài Loan và chế tạo bằng loại chất dẻo bùn đỏ (Red Mud Plastic - RMP) năm 1974. Có thể coi đây là biến thể của loại nắp cố định. Bể phân hủy là một túi bằng chất dẻo hoặc cao su. Phần dưới là bể phân hủy, còn phần trên là nơi chứa khí, áp suất khí cần thiết có thể tạo ra được bằng cách đặt vật nặng lên phía trên túi, nhờ vậy không cần bể điều áp.
b. Ưu nhược điểm chung
Ưu điểm:
+ Có thể sản xuất hàng loạt nên dễ tiêu chuẩn hóa; + Giá thành hạ nên đầu tư ban đầu thấp;
+ Kỹ thuật lắp đặt đơn giản, nhanh chóng.
Nhược điểm : + Tốn diện tích mặt bằng;
+ Tuổi thọ ngắn, dễ hư hỏng (thủng, chuột dễ cắn); + Độ an toàn thấp (nguy cơ hỏa hoạn, ngạt );
+ Nếu xây kè thành hố và đổ tấm đan đậy thì giá thành không thấp so với thiết bị nắp cố định;
+ Khó lấy bỏ váng và lắng cặn. Sau một thời gian (khoảng 3 năm) bể sẽ đầy và phải thay túi;
+ Bảo ôn kém. Với mùa đông lạnh giá, thiết bị hoạt động kém hiệu quả áp suất thấp nên sử dụng khí hiệu suất thấp, khó dẫn khí đi xa.
3.6.1.4. Thiết bị có bộ phận tích khí tách riêng
Loại này thường được ứng dụng cho các công trình lớn. Khí sinh ra từ nhiều bể phân hủy được tích giữ chung ở một bộ tích khí tách riêng khỏi bể phân hủy. Bộ tích khí thường là một nắp nổi trong một bể nước.