1.7.1. Đưa thiết bị vào vận hành
Sau khi kiểm tra cho thấy cụng trỡnh đạt yờu cầu kớn nước và kớn khớ, cú thểđưa cụng trỡnh vào vận hành. Trỡnh tự cỏc cụng việc cần thực hiện như sau:
a. Chuẩn bị nguyờn liệu nạp ban đầu
Ban đầu cần nạp đầy phần phõn huỷ ngay một lỳc. Nếu khụng đủ nguyờn liệu thỡ cần phải nạp tới mức đủđảm bảo kớn khớ, sau đú cần bổ sung dần cho đầy.
Lượng phõn nàp đầy được xỏc định từ thể tớch phõn huỷ của thiết bị. Thụng thường tỷ lệ pha loóng là 1- 2 lớt nước/kg phõn nờn lượng phõn nạp là 300-500kg/1m3 thể tớch phõn huỷ.
Vớ dụ: một thiết bị cú thể tớch phõn huỷ 3m3, cần lượng phõn nạp đầy ban đầu là M= 500 x 3 = 1500 kg.
1
2 3
4
Tỳi Biogas (nilon) Van an toàn Tỳi trữ gas Gas (20% - 30% V tỳi) Phõn và nước thải (70% - 80% V tỳi) 1. Chuồng gia sỳc 2. Mương thu phõn và lắng cỏt 3. Ống dẫn phõn, nước thải vào 4 Ống dẫn phõn, nước thải ra Chỳ thớch: Bếp Đường dẫn gas
Nếu khụng đủ phõn thỡ lỳc nạp cú thể pha loóng hơn mức quy định. Phõn cú thể thu gom trước 10 ngày. Chỉ dựng phõn cũn tươi của cỏc con vật khoẻ mạnh. Tuyệt đối khụng dựng phõn của những động vật bịốm, cú tiờm khỏng sinh. Khỏng sinh tồn dư rất lõu (hàng thỏng), khi cho vào bể phõn huỷ sẽ giết chết cỏc vi khuẩn. Khi lưu trữ phõn để trỏnh phõn bị khụ nờn thường xuyờn tưới nước.
Trong lần nạp ban đầu nờn nạp phõn lợn, trõu bũ, nhờ vậy quỏ trỡnh phõn huỷ nhanh chúng xảy ra và sớm thu được khớ gas.
b. Pha loóng và hoà trộn nguyờn liệu
Dựng nước pha loóng nguyờn liệu nạp sẽ tạo điều kiện cho quỏ trỡnh phõn huỷ xảy ra thuận lợi hơn. Đối với phõn động vật tỷ lệ pha loóng từ 1-2 lớt nước/kg phõn. Khi pha loóng cần đậy miệng ống nạp lại, đổ phõn và nước vào rồi đỏnh cho tan đều sau đú mởống nạp cho dịch phõn huỷ chảy xối vào bể phõn huỷ.
Khi pha trộn cần trỏnh cỏc tạp chất sau đưa vào bể phõn huỷ - Đất, cỏt, sỏi, đỏ....vỡ chỳng sẽ gõy lắng cặn
- Que, cành cõy, mẫu gỗ là thứ khú phõn huỷ
- Dầu mỡ, xà phũng, thuốc tẩy, thuốc nhuộm, thuốc trừ sõu, thuốc sỏt trựng, những thứ này sẽ giết chết vi khuẩn.
c. Nạp nguyờn liệu
Sau khi nguyờn liệu được pha trộn thật kỹ, cú thể nạp nguyờn liệu vào qua cả lối vào lẫn lối ra và cửa thăm, việc nạp thực hiện càng nhanh càng tốt.
Khi nạp nếu nắp đó đậy kớn thỡ cần mở hết cỏc van khớ đối với thiết bị nắp cốđịnh hoặc mở nắp đối với thiết bị nắp nổi để khụng khớ trong thiết bịđược đẩy ra ngoài, khụng tạo ỏp suất quỏ lớn làm nứt vỡ thiết bị.
Nếu trong thiết bị cũn nước cú thể pha phõn đặc hơn, khi đổ vào thiết bị dịch phõn sẽ loóng ra và đạt tỷ lệ thớch hợp.
d. Theo dừi chất lượng khớ và đưa khớ vào sử dụng
Sau khi nạp xong, đậy nắp thiết bị và đúng tất cả cỏc van khớ lại để tạo mụi trường kỵ khớ cho quỏ trỡnh phõn huỷ.
Tuỳ loại nguyờn liệu và thời tiết, thời gian cú khớ sinh ra sau khi nạp dài ngắn khỏc nhau. Nếu dựng phõn lợn hoặc phõn trõu bũ vào thời tiết nắng núng thỡ chỉ vài chục giờ sau, thậm chớ chỉ vài giờ sau khớ đó sinh ra.
Ban đầu khớ cũn lẫn nhiều khụng khớ và nhiều CO2 nờn chưa chỏy được. Vỡ vậy cần xả hết vài ba lần, sau đú chõm thử xem khớ đó chỏy được chưa nếu khớ chỏy tốt là bắt đầu cú thể sử dụng được.
1.7.2. Vận hành thiết bị thường xuyờn
Qua thực tế cho thấy, nhiều cụng trỡnh biogas sau một thời gian đó trở nờn kộm hiệu quả. Nguyờn nhõn chủ yếu là vận hành và bảo quả khụng tốt, những hỏng húc do kỹ thuật khụng được sửa chữa kịp thời.
a. Nạp nguyờn liệu bổ sung hàng ngày
Trong thời gian từ 15-20 ngày sau khi nạp nguyờn liệu ban đầu, nếu thiết bị hoạt động tốt thỡ sản lượng khớ sẽ tăng rất cao. Nờn tranh thủ dựng hết khớ, nếu khụng khớ sẽ xỡ ra ngoài mất. Trong thời gian này khụng nờn nạp nguyờn liệu bổ sung để giữ cho quỏ trỡnh lờn men đạt trạng thỏi ổn định.
Sau thời gian núi trờn, cần nạp nguyờn liệu bổ sung và lấy phần bó đó phõn huỷđi. Lượng bổ sung vào bằng lượng lấy đi. Phải chỳ ý đảm bảo cho mức dịch phõn huỷở trạng thỏi ỏp suất khớ bằng khụng luụn ngang với đỏy bểđiều ỏp ở mức số khụng.
Lượng phõn bổ sung phụ thuộc vào thể tớch bể phõn huỷ, thời gian lưu và tỷ lệ pha loóng (bảng 1-14).
Bảng 1-14. Lượng phõn nạp hàng ngày tớnh cho 1m3 bể phõn huỷ
Vựng Thời gian lưu (ngày) Lượng phõn nạp (kg/ngày)
I 60 8
II 50 10
III 40 12
Nguồn: Nguyễn Quang Khải và cs, 2003
Cần chỳ ý rằng, nạp quỏ nhiều hoặc quỏ ớt đều làm cho sản lượng khớ thay đổi đỏng kể. Nếu nạp bổ sung quỏ nhiều cú thể làm cho thiết bị hoạt động mất ổn định, ngừng sinh khớ cú thể mất hàng tuần mới trở lại bỡnh thường.
b. Khuấy đảo dịch phõn huỷ
Việc khuấy đảo dịch phõn huỷ cú tỏc dụng tăng sản lượng khớ lờn đỏng kể. Nú đảm bảo cho nguyờn liệu chưa bị phõn huỷ tiếp xỳc được với vi khuẩn. Do đú phản ứng phõn huỷ xảy ra mạnh hơn và cũn cú tỏc dụng ngăn cản sự hỡnh thành vỏng.
Việc khuấy đảo cú thể thực hiện như sau:
Dựng gậy thọc qua ống lối vào của thiết bị rồi kộo lờn đẩy xuống nhiều lần.
Mỳc ớt dịch phõn huỷở lối ra đổ ngược lại qua lối vào. Biện phỏp này cũn cú tỏc dụng lưu giữ lại một số vi khuẩn sinh mờtan sẵn cú ở lối ra và cho chỳng tiếp xỳc với nguyờn liệu mới nạp ở lối vào. Biện phỏp này được gọi là biện phỏp “hồi lưu sinh khối”.
Việc khuấy đảo nờn làm một ngày vài lần, mỗi lần 5 – 10 phỳt.
c. Phỏ vỏng
Tỏc hại của vỏng
Vỏng gõy nhiều trở ngại cho hoạt động của hầm biogas, vỏng khụng chỉ cản trở khớ thoỏt ra khỏi dịch phõn huỷ mà cũn làm giảm thể tớch hoạt động của bể phõn huỷ. Lớp vỏng hỡnh thành quỏ dày cú thể gõy cản trở hoạt động của hệ vi sinh vật bề mặt, về lõu dài cú thể làm cho hệ thống biogas trở thành hệ thống chết.
Đó cú nhiều trường hợp, hầm biogas sau hai đến 3 năm hoạt động, lớp vỏng đó đúng dày tới mức người đứng lờn khụng sụt, phải lấy xẻng đào mới lấy đi được. Hiện tượng hỡnh thành vỏng khụng chỉ cú ở hầm biogas xõy theo kiểu nắp cốđịnh mà chỳng cũn hỡnh thành ở loại tỳi nylon.
Sự hỡnh thành vỏng
Trong nguyờn liệu nạp vào thiết bị khớ sinh học bao giờ cũng cú những thành phần nhẹ hơn nước. Khi nổi lờn bề mặt dịch phõn huỷ, cỏc chất trờn khụng được ngập trong nước nờn khụng phõn huỷđược. Chỳng bị khụ đi và dần kết lại với nhau tạo thành lớp vỏng ngày càng dầy và cứng. Lớp vỏng sẽ ngăn cản khớ thoỏt ra khỏi dịch phõn huỷ. Lớp vỏng cũng chiếm một phần thể tớch bề mặt hầm. Cả hai lý do này làm cho sản lượng khớ sẽ giảm đi nhiều so với ban đầu.
Thành phần nhẹ này cú thể là cục phõn, rơm rạ, mựn cưa, trấu, lụng sỳc vật,... và cú thể lọc để loại bỏđược. Ngoài ra, cũng chớnh do việc dựng rơm rạ, cõy lạc, đậu, bốo..làm nguyờn liệu nạp phối hợp với phõn gia sỳc làm tăng nguy cơ hỡnh thành vỏng.
Trong cỏc hợp chất hữu cơ đem nạp vào nguyờn liệu đầu vào là những hợp chất phức tạp gồm ba lớp chớnh sau: gluxit, lipit, và protit.
Trong số gluxit cú cỏc lignin là thành phần rất khú phõn huỷ của cỏc chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khớ.
Lipit cũn được gọi là chất bộo như dầu, mỡ, sỏp... cỏc chất bộo khụng hoà tan trong nước nờn cũng khú phõn huỷ. Chất bộo thường cú trong phần thức ăn rơi vói, đặc biệt trong nước thải lũ mổ. Trong điều kiện kỵ khớ, cú những loại vi sinh vật phõn huỷ những chất bộo thực vật thành một cacbua hydro giống như dầu mazut, khụng tan trong nước và nổi lờn mặt nước tạo thành những vỏng giống như vỏng dầu.
Cỏc chất khú phõn huỷ như lignin, dầu, mỡ, sỏp...luụn cú mặt trong nguyờn liệu nạp. Vỡ vậy sự tạo thành vỏng và lắng cặn là khụng trỏnh được.
Biện phỏp khắc phục vỏng
- Lấy bỏ vỏng: Biện phỏp khắc phục triệt để là định kỳ lấy hết vỏng khỏi bể phõn huỷ. Điều này cũng là một yờu cầu quan trong với thiết kế. Phải bố trớ lối mở (cửa thăm) để lấy vỏng. Cửa thăm tốt nhất là ở phớa trờn bể phõn huỷ.
- Hạn chế sự hỡnh thành vỏng:
+ Pha loóng hợp lý: Chọn tỉ lệ pha loóng và vận hành. Khi pha loóng hợp lý, dịch phõn huỷ cú độ nhớt cao nờn cỏc thành phần nhẹ khú nổi lờn bề mặt và hỡnh thành vỏng. Ngược lại nếu dịch phõn huỷ quỏ loóng, cỏc thành phần nhẹ sẽ nổi lờn và hỡnh thành vỏng.
+ Khuấy đảo dịch phõn huỷ: Việc khuấy đảo dịch phõn huỷ cú tỏc dụng lay động và phỏ vỡ mảng vỏng nờn sự hỡnh thành vỏng chậm lại. Ngoài ra nú cũn cú tỏc dụng tăng sản lượng khớ lờn đỏng kể vỡ làm cho nguyờn liệu chưa bị phõn huỷ tiếp xỳc được với vi khuẩn do cỏc phản ứng xảy ra mạnh hơn.
d. Theo dừi ỏp suất khớ
Hàng ngày cần theo dừi ỏp suất khớ qua ỏp kế vỡ từđú sẽđỏnh giỏ được tỡnh trạng hoạt động của hệ thống biogas. Áp suất giảm thấp, khụng đạt được mức độ bỡnh thường là biểu hiện của sự trục trặc sau đõy.
- Hệ thống cú chỗ rũ rỉ khớ - Sản lượng khớ giảm thấp
- Đường ống bị tắc thể hiện ở ỏp suất lờn xuống chập chờn, bếp chỏy khụng ổn định là biểu hiện trong đường ống cú nước đọng cần xảđi.
e. Lấy bỏ lắng cặn
Những chất lắng cặn ởđỏy tạo nờn bởi cỏc tạp chất nhưđất, cỏt, đỏ, gạch vỡ.... để lõu ngày, cỏc chất lắng cặn sẽ dày lờn, làm giảm thể tớch phõn huỷ và cú thể làm tắc lối vào và lối ra.
Đối với những thiết bị hoạt động bỏn liờn tục, việc lấy lắng cặn được kết hợp với việc nạp nguyờn liệu.
Tốt nhất việc lấy lắng cặn nờn làm trước mựa đụng để chuẩn bị cho thiết bị làm việc thuận lợi trong mựa đụng.
f. Những hiện tượng trục trặc và cỏch khắc phục
Trong quỏ trỡnh sử dụng bể biogas cú thể gặp một số trục trặc nhất định cần phải khắc phục (bảng 1-15). Bảng 1-15. Những hiện tượng trục trặc và cỏch khắc phục Hiện tượng Nguyờn nhõn Cỏch khắc phục - Nguyờn liệu bị nhiễm độc tố - Nbảo chạp lất lại nguyờn liượng ệu đảm - Khụng đủ vi khuẩn - Đợi thời gian hoặc cấy thờm vi khuẩn - Nhiệt độ thấp - Làm núng nguyờn liệu
trước khi nạp vào
- Nạp lại bằng nguyờn liệu được ủ hiếu khớ sơ bộ
- Cỏch nhiệt cho thiết bị hoặc lắp đặt hệ thống đun núng. 1. Khớ khụng cú hoặc ớt so với dự kiến - Cú chỗ rũ rỉ hoặc xỡ khớ - Kiểm tra lại cỏc chỗ cú khả năng rũ rỉ nhưđường ống.
- Hỡnh thành lớp vỏng dày - Lấy bỏ vỏng đi - Lắp thờm bộ khuấy - Đảm bảo tỷ lệ pha loóng thớch hợp - Khụng nạp cỏc cơ chất tạo vỏng
- Cơ chất quỏ axit (pH<7) - Dựng vụi hoặc tro để điều chỉnh
- Cơ chất quỏ kiềm (pH >7) - Đợi thời gian - Lượng nguyờn liệu nạp bổ
sung khụng đủ - Tsung ăng nguyờn liệu nạp bổ
- Khớ ớt so với dự kiến - Xem mục trờn
2. Lượng khớ khụng thoả
mản nhu cầu - Lượng khớ quỏ nhiều so
với cụng suất của cụng trỡnh h- Dựng bợp ếp ở chế độ thớch - Cải tiến bếp và dụng cụ nấu
- Giảm lượng tiờu thụ
3. Thừa khớ sử dụng - Quỏ nhiều nguyờn liệu - Giảm bớt lượng nạp
- Tăng khả năng chứa khớ - Thay bếp lớn hơn - Tăng cường dựng khớ
- Quỏ nhiều chất khụ - Pha loóng nguyờn liệu
- Cỏc ống nạp bị tắc - Thụng cho khỏi tắc
4. Nguyờn liệu khụng nạp được vào bể phõn huỷ
- Lối vào bị lấp do lắng cặn
trong bể quỏ nhiều - Lấy lắng cặn đi
5. Khớ cú mựi khú chịu - Quỏ nhiều H2S - Nắp thờm bộ lọc H2S
6. Cỏc bộ phận kim loại bị đen - Quỏ nhiều H2S - Nắp thờm bộ lọc H2S 7. Khụng cú khớ sinh ra - Do dịch phõn huỷ bị nhiễm độc - Phải lấy bó ra và nạp lại toàn bộ nguyờn liệu mới - Rũ rỉ - Núi chung phải nạp lại toàn bộ
- Đường ống quỏ nhỏ - Thay hệ thống dẫn rộng
hơn 8. Khớ khụng tới được nơi sử dụng - Tắc đường ống - Như trờn - Quỏ nhiều khụng khớ hoặc CO2 trong khớ mới sinh ra lỳc đầu - Xả hết khớ chưa đỳng thành phần khi mới nạp và đợi cho chất lượng khớ cải thiện
- Quỏ nhiều CO2 trong khớ - Giảm bớt lượng nguyờn liệu bổ sung , nhất là nước tiểu trong thời gian 1- 3 tuần. 9. Khớ khụng chỏy - Bếp đốn khụng thớch hợp hoặc ỏp suất khụng đủ - Xem l- Điều chạỉi cỏc nh lại bđặếc tớnh cp, đốn ủa bếp, đốn. 10. Ngọn lửa khụng dớnh - Áp suất quỏ cao - Giảm bớt ỏp suất hoặc
giảm nhỏ vũi phun vào mặt đốt của bếp - Điều chỉnh bếp chưa tốt - Tăng thờm khụng khớ cung cấp. Thực hiện điều chỉnh khi cú dụng cụ đun nấu đặt trờn bếp. 11. Ngọn lửa dài và mảnh - Điều chỉnh chưa tốt - Điều chỉnh lượng khụng khớ vào bếp. - Áp suất khụng đủ - Tăng ỏp suất 12. Ngọn lửa chỏy chập chờn - Tắc ống dẫn khớ do nước đọng - Xả nước đọng - Lắp lại đường ống 13. Nước bị rũ rỉ quanh chỗ nối ống - Xi măng dớnh kết kộm quanh - Hỳt cống, nạn bểơ, i bđụịc xung rũ rỉ. Dựng vữa xi măng cỏt đen (1/2) trỏt xung quanh, đợi 3- 4 ngày khụ. 14. Cú chỗ xỡ khớ ở khối xõy hoặc bờ tụng - Xõy trỏt chưa tốt - sắĐặt rồt và i trỏt lđú mại ột miếng lưới - Sử dụng bitum
- Quột nhiều lớp sơn liờn tiếp
- Phủđất sột dẻo.
Nguồn: Nguyễn Quang Khải và cs, 2003
1.8. Sử dụng bó thải biogas
Sản phẩm của hệ thống hầm biogas gồm hai phần chủ yếu là khớ sinh học và bó thải. Bó thải khớ sinh học là một loại phõn hữu cơ. Nú cú hàm lượng dinh dưỡng cao, là loại phõn hữu cơ sạch.
1.8.1. Đặc tớnh của bó thải khớ sinh học
Bó thải khớ sinh học được thải ra từ bể biogas cú hàm lượng chất khụ thường từ 6- 10%. Hợp chất của bó thải bao gồm:
- Những chất hữu cơở dạng thể rắn như chất mựn.
- Cỏc chất dinh dưỡng dễ hoà tàn, cú đặc tớnh phõn bún và tỏc dụng cải tạo đất. - Cỏc nguyờn tố vi lượng như Cu, Zn, Fe, Mn...
- Những tế bào mới được hỡnh thành trong quỏ trỡnh phõn huỷ và tro