- Hệ thống thải chất liệu đó phõn hủy gồm một hố thu cặn liờn thụng với hầm
Chương 3 :THIẾT KẾ CẢI TIẾN HẦM Ủ BIOGAS.
3.1. Khỏi niệm khớ Biogas và cơ sở sản xuất KSH .
Biogas hay khớ sinh học là sản phẩm của quỏ trỡnh lờn men phõn động vật và cỏc phế thải hữa cơ khỏc. Thành phần chủ yếu của biogas gồm khoảng 50- 70% Metan và 30 - 45% CO2 và một phần nhỏ chất lưu huỳnh.
Tỷ lệ giữa cỏc chất trong hỗn hợp phụ thuộc vào loại nguyờn liệu và diễn biến của quỏ trỡnh sinh học.
Bảng 1. Thành phần của cỏc chất khớ trong Biogas
Loại khớ Tỷ lệ (%)
CH4 50 –70
CO2 30 – 45
N2 0 – 3
O2 0 – 3
H2S 0 – 3
Mờtan (CH4) là thành phần chủ yếu của khớ sinh học. Nú là chất khớ khụng màu, khụng mựi và nhẹ bằng nửa khụng khớ, ít hũa tan trong nước. ở ỏp suất khớ quyển, mờtan húa lỏng ở nhiệt độ –161,50c.
Khi Mờtan chỏy sẽ tạo ra ngọn lửa màu lơ nhạt và tỏa nhiều nhiệt lượng CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 kJ
Quỏ trỡnh lờn men cỏc phế thải hữa cơ để tạo thành biogas gồm ba giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Dưới tỏc dụng của ezin thủy phõn cỏc chất hữa cơ lớn được phõn giải thành cỏc chất hữa cơ phõn tử nhỏ nh axit bộo, axit amin
Giai đoạn 2: Dưới tỏc dụng của vi khuẩn tạo axit cỏc chất hữa cơ phõn tử nhỏ được phõn giải thành cỏc axit bộo dễ bay hơi.
Giai đoạn 3: Cỏc axit bộo dễ bay hơi được chuyển húa thành khớ CH4 và khớ CO2 nhờ cỏc vi khuẩn sinh mờtan (Methanogen).
Trong 3 giai đoạn trờn thỡ giai đoạn thứ 2 và giai đoạn thứ 3 xảy ra dưới điều kiện yếm khớ chặt chẽ (kớn hoàn toàn). Cũn ở giai đoạn 1 thỡ nguyờn liệu được ủ ở bể hở. Do đú quỏ trỡnh lờn men cỏc chất thải hữu cơ cú thể chia thành 2 pha: pha khụng kỵ khớ (giai đoạn 1) và pha kỵ khớ (gồm giai đoạn 2 và giai đoạn 3). Do vậy để tạo ra khớ sinh học người ta thường thiết kế hầm ủ cho cả 2 pha của quỏ trỡnh lờn men (2 pha hỗn hợp hoặc cú vỏch ngăn 2 pha) hoặc hầm ủ nguyờn liệu ở bể hở khoảng 1 tuần cho pha khụng kỵ khớ rồi mới chuyển xuống hầm kớn.
3.2. Nguyờn liệu để sản xuất Biogas, KSH .
Nguyờn liệu để sản xuất biogas là cỏc chất thải hữu cơ nh phõn động vật, cỏc loại thực vật nh bốo, cỏ, rơm rạ, phế thải hữu cơ sinh hoạt… Khả năng khai thỏc biogas và năng lượng từ một số nguyờn liệu khỏc nhau được trỡnh bày trong bảng 2 .
Bảng 2. Khả năng khai thỏc biogas và năng lượng của một số vật liệu hữu cơ.
STT Vật liệu Khả năng khai thỏc biogas (l/kg v.c.khụ) Năng lượng hàm chứa (kWh/kg v.c. khụ) 1 Thõn lỳa mạch 200 – 310 1,19 – 1,85 2 Thõn cõy ngụ 380 – 460 2,27 – 2,75
3 Thõn cõy khoai tõy 280 – 490 1,67 – 2,93
4 Lỏ củ cải đường 400 – 500 2,39 – 2,99 5 Rau bỏ đi 330 – 360 1,97 – 2,15 6 Phõn bũ 200 – 400 1,19 – 2,39 7 Phõn lợn 340 – 350 2,02 – 3,28 8 Phõn gà 330 – 620 1,97 – 3,70 9 Bựn 310 – 740 1,85 – 4,42 10 Phế thải lũ mổ 1200 – 1300 7,16 – 7,76
11 Bó mớa 450 2,69
12 Vỏ quả 379 2,21
Việt Nam là nước cú nguồn nguyờn liệu để sản xuất khớ sinh học rất đa dạng. Do là một nước nụng nghiệp nờn lượng chất thải hữu cơ trong chăn nuụi, trồng trọt và sinh hoạt gia đỡnh là rất lớn. Việc xõy dựng cỏc hầm ủ khớ sinh học là vấn đề đang được Nhà nước và cỏc địa phương quan tõm vỡ nú khụng những giải quyết được vấn đề mụi trường mà cũn tạo ra được một lượng lớn khớ sinh học, một nguồn năng lượng sạch và rẻ tiền phục vụ cho sinh hoạt gia đỡnh đem lại lợi ích kinh tế đỏng kể cho cỏc hộ nụng dõn.
Việc phõn hủy yếm khớ xảy ra tốt nhất khi tỷ lệ giữa cỏcbon và nitơ (C/N) trong vật liệu nằm ở khoảng 30 tức là vi khuẩn trong quỏ trỡnh lờn men sử dụng C nhanh hơn N đến 30 lần. Tỷ lệ C/N ở một số vật liệu thụng thường được giới thiệu ở bảng 3.
Bảng 3. Tỷ lệ C/N của một số loại vật liệu
STT Nguyờn liệu Tỷ lệ C/N
1 Phõn trõu, bũ 24 – 25
2 Phõn lợn 12 – 20
3 Phõn gia cầm 5 – 15
4 Phõn người 2,9 – 10
5 Bốo tõy tươi 12 – 25
Qua bảng 3, cho thấy rơm rạ khụ là loại nguyờn liệu cú tỷ lệ C/N cao nhất do đú việc thủy phõn yếm khớ xảy ra rất chậm đụi khi cú thể khụng thủy phõn được nh trấu. Tuy nhiờn độ chứa N và C cú thể thay đổi theo điều kiện phỏt triển của thực vật hoặc mức độ ăn uống, chế độ nuụi nhốt của sỳc vật. Cụ thể đối với phõn bũ sữa cú thể tạo ra khớ sinh học sau 20 ngày ủ khoảng 200 –250 lớt khớ sinh học trờn 1kg vật liệu hữa cơ cũn với phõn bũ thịt thỡ được đến 350 – 450 lớt. Ngoài ra khả năng khai thỏc khớ sinh học cũn chịu tỏc động của thời gian ủ. Thời gian ủ tăng sẽ làm tăng khả năng khai thỏc khớ sinh học. Thụng thường theo kinh nghiệm thực tế thỡ người ta chọn thời gian ủ là 20 ngày vỡ nếu ủ lõu hơn thỡ khả năng khai thỏc khớ sinh học cũng tăng lờn rất ít.
3.3. Phương ỏn thiết kế cải tiến, hoạt đụng của hầm ủ khớ Biogas .. Đề xuất phương ỏn cải tiến hầm ủ Biogas. . Đề xuất phương ỏn cải tiến hầm ủ Biogas.