- Một thiết bị khuấy trộn trong bể sục khí.
TẠO METHANOL
TRÌNH TẠO METHANOL
3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA VI KHUẨN TẠOMETHANOL METHANOL
3.3. CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƢNG CHO SỰPHÂN HỦY KỲKHÍ PHÂN HỦY KỲKHÍ
3.4.ỨNG DỤNG
CHƢƠNG 3. SINH TRƢỞNG CỦA VI CHƢƠNG 3. SINH TRƢỞNG CỦA VI CHƢƠNG 3. SINH TRƢỞNG CỦA VI
KHUẨN KỲ KHÍKHUẨN KỲ KHÍ KHUẨN KỲ KHÍ
Việc lên men kỳkhí đƣợc tiến hành nhờnhiều lồi vi khuẩn. lồi vi khuẩn.
Trong những điều kiện nhất định của mơi trƣờng (thếoxy hĩa khửkhoảng – 250 mV, giá trƣờng (thếoxy hĩa khửkhoảng – 250 mV, giá trịpH gần nhƣtrung tính) các vi khuẩn này tạo ra các nhĩm ổn định.
Việc lên men là hồn tồn kỳkhí và từđĩ sản sinh ra methanol. sản sinh ra methanol.
3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO METHANOL TẠO METHANOL
Quá trình lên men xảy ra bình thƣờng trong tựnhiên khi các chất hữu cơcĩ nồng độcao và đƣợc giữ ởthế kỳkhí nhƣđầm lầy, trầm tích hồ).
Từmột trƣờng hợp nhƣđƣờng chẳng hạn, phƣơng
trình chung của quá trình chuyển hĩa kỳkhí cĩ thể đƣợc viết nhƣsau:
C6H12O6+ 0,2NH3→ 2,5CH4+ 2,5CO2+ 0,6H2O3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH 3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH
TẠO METHANOL
Sựmethanol hĩa các chất hữu cơxảy ra ởhệsinh thái “lạnh” (10 – 150C), “ơn hịa” (30 – 400C) và thậm chí cả ởhệsinh thái “nĩng” (> 450C).
Cĩ thểsơđồhĩa các quá trình phân hủy vật chất hữu cơphức tạp trong điều kiện kỳkhí nhƣsau (Hình 3.1).
3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO METHANOL TẠO METHANOL
3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO METHANOL TẠO METHANOL
Suspended growth: Anaerobic contact processes Attached growth : Anaerobic digestion
Sludge blanket : Anaerobic packed and fluidized bed
Hybrid : Upflow anaerobic sludge blanket
3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO METHANOL TẠO METHANOL Hồ kỳ khí Bể tự hoại Bể Imhoff Lọc kỳ khí UASB
Hình 3.1. Phân hủy chất hữu cơtrong điều kiện kỵkhí
3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO METHANOL TẠO METHANOL
Chất hữu cơ phức tạp (đƣờng, protein, lipid,…)
Chất hữu cơ đơn giản (oxide, protit, acid amin)
Acid béo bay hơi (propionat, butinat,…)
H2, CO2 Acetate
CH4, CO2
Quá trình thủy phân
Chuyển đổi các hợp chất cao phân tửkhơng tan (lignin, carbohydrate, chất béo) thành các hợp chất phân tửthấp hơn.
Thời gian sinh trƣởng của các vi khuẩn ởgiai đoạn này ngắn hơn ởcác giai đoạn khác nhiều.
3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO METHANOL TẠO METHANOL
Quá trình acid hĩa
Chuyển đổi các hợp chất hịa tan cĩ phân tửthấp hơn nhƣcác acid béo, acid amin và đƣờng
monosaccharides thành các sản phẩm trung gian cĩ phân tửthấp hơn nhƣacid dễbay hơi, alcohol, ammonia, H2và CO2.
3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO METHANOL TẠO METHANOL
Quá trình methanol
Chuyển đổi acid dễbay hơi và sản phẩm trung gian thành CH4 và CO2.
3.1. SINH HĨA VÀ SINH HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TẠO METHANOL TRÌNH TẠO METHANOL
Các vi khuẩn tạo metanol là loại hồn tồn kỳ khí.
Chúng đƣợc đặc trƣng bởi sựtồn tại của các đồng
enzyme hoặc của một nhân tốrất đặc biệt nhƣF 420 chẳng hạn.
Đặc tính huznh quang của F 420 cho ta nhìn thấy rõ các vi khuẩn nàyởkính hiển vi cĩ trang bịUV.
Nhân tốF 430 thì lại cĩ Ni, một nhân tốcần thiết cho sựtăng trƣởng của các vi khuẩn.
3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA VI KHUẨN TẠO METHANOL METHANOL
Sau đây là các lồi vi khuẩn chính:
3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA VI KHUẨN TẠO METHANOL METHANOL
Lồi Chất nền
Methanobacterium H2/CO2
Methanobrevibacter H2/CO2
Methanococcus H2/CO2
Thời gian đểvi khuẩn sinh sản gấp đơi rất khác nhau và thay đổi tùy theo chất nền đƣợc dùng từvài giờ cho vi khuẩn ƣa hydro hĩa đến vài ngày cho các vi khuẩn acetoclast.
Hằng sốtƣơng hợp cũng thay đổi rất nhiều tùy theo loại chất nền. Do vậy với một lƣợng acetate rất nhỏ các vi khuẩn Methanothrixdễdàng xuất hiện trong hệ sinh thái kỳkhí.
3.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA VI KHUẨN TẠO METHANOL METHANOL
3.3.1. Khí sinh học3.3.2. Việc sản sinh bùn 3.3.2. Việc sản sinh bùn
3.3. CÁC THƠNG SỐ ĐẶC TRƢNG CHO SỰ PHÂN HỦY KỲ KHÍ PHÂN HỦY KỲ KHÍ
Thành phần của khí gas đƣợc tạo ra phụthuộc vào chất nền và điều kiện hoạt động của các chất lên men (lƣợng nƣớc vào, thời gian ủ).
Một cách gần đúng nhất cĩ thểnhận các trịsốsau đây: CH4: 55 – 75%; H2: 1 – 5%; CO2: 25 – 40%; N2: 2 – 7%.
3.3.1. Khí sinh học
Cĩ thểcĩ thêm các sản phẩm khác nhƣH2S và thion tạo ra từlƣu huznh hoặc lƣu huznh hữu cơcĩ trong chất thải; NH3tạo ra từcác protein của vi khuẩn.
Các thành phần này gây ra mùi khĩ chịu đặc trƣng cho khí gas.
Lƣợng CH4đƣợc tạo ra cũng phụthuộc vào chất nền. Bảng sau đây cho ta một sốchỉtiêu.
Khi phân hủy bùn, lƣợng methanol sinh ra khoảng 0,6 – 0,65 m3/kg MV suy giảm.
Khi xửlý nƣớc thải cơng nghiệp, lƣợng vi sinh dƣ thừa vào khoảng 0,10 – 0,15 kg các chất thơ (MS)/kg COD hịa tan bịkhử. Trịsốnày nhỏhơn so với trịsốcĩ đƣợc khi xửlý ƣa khí.
Tùy theo lƣợng nƣớc vào, nĩ dao động trong khoảng 0,2 – 0,4 kg MS/kg COD hịa tan bịkhử. Đĩ là một trong những ƣu việt của giải pháp kỳkhí
3.3.2. Việc sản sinh bùnChất nền Lƣợng CH4đƣợc sản xuất (m3/kg chất Chất nền Lƣợng CH4đƣợc sản xuất (m3/kg chất nền) Đƣờng 0,42 – 0,47 Protein 0,45 – 0,55 Chất béo 1 Tựhọc 3.4. ỨNG DỤNG