, .■ mựnu II1L1 rựẸỊVl VA H1ẸU QUA
Hệ thông điêu khiển
5.5.2 Sản xuất khỉ sinh học
Quá trình phân hủy sinh khối trong do vi khuẩn phân hủy trong các bồn chứa khơng có khơng khí tạo nên nhiên liệu ở trạng thái khí. Q trình lên men kỵ khí có thể diễn ra ở nhiệt độ từ 5-85°C. Trong khoảng nhiệt độ này nhiều loại vi khuẩn có thể sinh sơi và phát triển nhanh chóng. Theo nhiệt độ tối ưu cho q trình phát triển có thể chia thành 3 nhóm vi khuẩn kỵ khí: • Vi khuẩn ưa lạnh: 5-35°C
• Vi khuẩn ơn hịa: 18-45°c • Vi khuẩn ưa nóng: 45-85°C.
Các buồng ủ kỵ khí để sản xuất khí sinh học thường là loại ơn hịa. Sản phẩm khí thu được chù yếu là mêtan (CH4) với nồng độ thể tích khoảng 40%- 70%, phần cịn lại là khí cacbonic CO2.Việc phân hủy yếm khí các chất hữu cơ tương đơi phức tạp và có thê phân thành 3 giai đoạn:
• Giai đoạn thủy phân: Trong giai đoạn này vật liệu hữu cơ khơng hịa tan sẽ chịu sự tác động của các enzym trong vi khuẩn và được phân hủy thành chất hữu cơ dễ tan.
• Giai đoạn tạo axit: Các vi khuẩn tạo axit tham gia vào q trình này có nhiệm vụ biển đổi các chất hữu cơ dễ tan thành axit axêtic (CH3COOH), khí hidrơ (H2), khí cacbonic (CO2) cà các hợp chất cácbon. Các vi khuẩn này thuộc họ kỵ khí và có thể sinh sơi, phát triển trong mơi trường axit.
• Giai đoạn tao khí mêtan: Trong giai đoạn này, sản phẩm cùa giai đoạn tạo axit sẽ được biến đổi thành mêtan nhờ các vi khuẩn tạo mêtan. Bảng 5.12 cho
GIẢO TRÌNH GIÁO DỤC sử DỤNG NÀNG LƯỢNG TIÉT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ
thấy năng suất khí và hàm lượng mêtan thu được của q trình sản xuất khí sinh học từ vài chất điển hình
Các yêu tẻ ảnh hưởng đen hiệu suất q trình khí sinh học
Q trình phân hủy sinh khối trong mơi trường kỵ khí thường chịu tác động của các yếu tố sau đây:
• Nhiệt độ: Nhiệt độ tối ưu khoảng 30-40. Neu nhiệt độ thấp hcm 15 lượng khí giảm đi đáng kể.
• Độ pH: Độ pH của dung dịch phân hủy trong hầm ủ tối ưu từ 7,0-7,2. Nếu độ pH giảm xuống dưới 6,2 thì mơi trường có hại cho vi khuẩn tạo khí mêtan.
• Tỷ lệ C/N và nhu cầu dinh dưỡng: số lượng vi khuẩn tham gia vào quá trình phân hủy kỵ khí cần được cung cấp chất dinh dường để sinh sản và phát triển. Mồi loại vi khuẩn địi hỏi cả cácbon và nitơ. Nếu có q ít nitơ, vi khuẩn sẽ không thể tạo ra các enzym cần thiết. Nếu có quá nhiều nitơ đặc biệt ở dụng NH3 vi khuẩn cũng khó phát triển. Thơng thường tỷ lệ C/N tốt nhất nằm trong khoảng 20:1 và 30:1. Bảng 5.11 liệt kê tổng lượng chất rán, chất rắn dễ bay hơi và tỷ lệ C/N của một số vật liệu để sản xuất khí sinh học.
11VJ uruiv 1JUVHU 1 IL 1 ILLL1V1 V A IUJJ.U ỤUA
Bảng 5.12 Năng suất khí và hàm lượng mêtan của quá trình sản xuất khí sinh
học (thời gian phân hủy 10-20 ngày, 30°C)
Chất nền Khí sản phẩm (1/kg) Hàm lượng CH4 (% thể tích) Phân súc vật 340-550 65-70 Phân gia cầm 200-300 60 Rơm 170-280 59 Bèo 375 59 Tảo 420-500 63
Bảng 5.12 cho tỷ lệ họp lý C/N của phân súc vật được sử dụng cho mục đích phân hủy trong mơi trường kỵ khí từ 10 đến 27. Đối với phế thải nông nghiệp tỷ lệ C/N thường cao hơn. Một số chất có hại cho vi khuẩn là các axit dễ bay hơi, ôxit lưu huỳnh và các kim loại nặng có nồng độ cao có thể có hại cho các vi khuẩn tạo mêtan. Khoảng 60.000 hầm khí sinh học có thể tích từ 3-30 mét khối đã được xây dựng và sản xuất khoảng 110 triệu mét khối khí/năm.
Một sổ loại hầm ủ khỉ sinh học: Hình 5.26 minh họa hàm ủ khí sinh học điển
hình theo mẫụ của Trung Quốc đang được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. Mơ hình này có dạng buồng hình chỏm cầu phía trên, phía dưới là hầm ủ chất sinh khối, nắp đậy cố định. Khí sinh ra được lưu chứa ở phía trên và dẫn ra bằng vịi khí có van. Mơ hình này cách ly tốt với sự thay đổi thời tiết nhưng áp suất khí thay đổi. Phía trên có bộ phận nạp và khuấy trộn ngun liệu.
Quy mô mỗi hầm phụ thuộc vào số lượng chất thải hàng ngày cho vào hầm, thơng thường có thể tích từ vài mét khối đến hàng chục mét khối.
. ?60