2.2.1. Thiết bị nghiên cứu
2.2.1.1. Máy AD-W8
- Thiết bị chính sử dụng trong quá trình nghiên cứu là máy AD-W8
Dưới đây là mô hình máy xử lý yếm khí được sử dụng trong thí nghiệm: Thiết bị gồm 2 bể phản ứng chính (1) và (2) giống hệt nhau, có thể tích là 5 lít, có chứa các giá thể bằng nhựa dạng hình cầu, có thể điều chỉnh được nhiệt độ nhờ vỏ gia nhiệt 200W với điều khiển PID (7) và (8) từ một cảm biến nhiệt độ được đặt bên trong bể phản ứng. Điểm cài đặt trong phạm vi môi trường xung quanh đến 55°C, vỏ ngoài được bảo vệ
23
ổn nhiệt bởi một cầu chì cài đặt ở 85°C. Máy bơm cấp liệu (5) và (6) nhu động giống hệt nhau - biến tốc sử dụng biến trở 10 vòng đến 4.0 r.p.m được cung cấp với 3 đường kính ống 3,2 mm, lưu lượng dòng chảy từ 0,2 đến 5,8 lít/ngày. Các bể chứa góp khí (3) và (4) giống nhau có thể tích 5 lít. Các điểm A và B tương ứng là các điểm để chích lấy mẫu chất khí và mẫu dung dịch.
Mô hình của máy được trình bày chi tiết hơn ở hình dưới đây.
24 Chú thích các bộ phận của máy: (1) và (2): Bể phản ứng chính (3) và (4): Bình thu khí biogas (5) và (6): Máy bơm. (7) và (8): Bộ điều chỉnh nhiệt độ bể phản ứng. (A) và (B): Điểm lấy mẫu phân tích.
Tuy nhiên, do đặc thù của đề tài là nghiên cứu khả năng sinh metan của các chất trong điều kiện yếm khí nên ta sẽ không sử dụng thiết bị như mẫu thiết kế ban đầu là chia quá trình phân hủy yếm khí ra 2 pha riêng biệt, ta lắp lại thiết bị theo sơ đồ sau, mục đích của việc bố trí lại thiết bị là vừa phù hợp với đề tài, vừa tận dụng được 2 bể phản ứng để có thể thực hiện các thí nghiệm giống nhau một cách đồng thời, tiết kiệm thời gian cho quá trình thực nghiệm vì có thể thực hiện được song song 2 thí nghiệm khác nhau ở 2 bình phản ứng của thiết bị. Thiết bị được bố trí lại theo mô hình sau:
25
Hình 2.3. Máy AD-W8 đang hoạt động theo cách bố trí mới.
Ở đây 2 bể phản ứng được tách riêng biệt, không có liên hệ với nhau, mỗi bể được nối với một bình thu khí riêng tương ứng. Mục đích của việc bố trí lại thiết bị thứ nhất là để phù hợp với mô hình thực tế sản xuất khí biogas, thứ hai là có thể tận dụng cả 2 bình phản ứng làm việc đồng thời để tiết kiệm thời gian. Máy bơm lúc này chỉ có tác dụng là khuấy trộn đều hỗn hợp phản ứng chứ không có tác dụng như thiết kế ban đầu của máy.
2.2.1.2. Bộ thiết bị phân tích định lượng thành phần khí
Do yêu cầu của đề tài cần độ chính xác không quá cao, cũng như việc khí biogas
chỉ chứa các thành phần chính bao gồm khí cacbonic CO2, khí metan CH4 và hơi nước
còn các khí khác như CO, H2S, N2…có thành phần không đáng kể nên tôi đã sử dụng
các thiết bị đơn giản sau để phân tích định lượng thành phần của biogas.
Xilanh y tế loại 10ml dùng để lấy mẫu khí mỗi ngày từ van thoát khí của bình phản ứng.
26
Ống thủy tinh có vạch chia thể tích đến 0,1 ml được cắt 2 đầu, 1 đầu được bịt lại bằng nút cao su. Ống có dung tích 10ml dùng để chứa mẫu khí biogas cần phân tích. 2.2.1.3. Các thiết bị khác
Ngoài 2 bộ thiết bị kể trên, trong quá trình thực hiện đề tài, tôi còn sử dụng các thiết bị như máy đo pH, dùng để đo pH của mẫu nước thải, - Cân phân tích 4 số: Satorius 1801 và một số dụng cụ, thiết bị khác trong PThí nghiệm Hóa môi trường 1, 2 – Khoa hoá – 19 Lê Thánh Tông – Hoàn Kiếm - Hà Nội.
2.2.2. Hóa chất và nguyên vật liệu nghiên cứu 2.2.2.1. Chất chủng
Để thực hiện quá trình phân hủy yếm khí cần lấy một ít VSV ban đầu làm mồi cho quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Chất chủng dùng trong thí nghiệm này lấy từ bùn thải của bể biogas từ hộ gia đình chăn nuôi lợn ở huyện Yên Lạc- Vĩnh Phúc. 2.2.2.2. Các mẫu chất hữu cơ
- Glucozơ, tinh bột tan và protein (gielatin). 2.2.2.3. Các hóa chất khác
Narihiđroxit NaOH, độ tinh khiết 99%, xuất xứ Trung Quốc.
Axit sunfuric H2SO4 đặc, độ tinh khiết 98%,
Natri hiđrocacbonat NaHCO3, độ tinh khiết 95%, xuất xứ Trung Quốc.
Amoni hiđrocacbonat NH4HCO3, độ tinh khiết 95%, xuất xứ Trung Quốc.
Kali hihiđrophotphat KH2PO4 khan, phòng Thí nghiệm Hóa môi trường.
Magie sunfat ngậm nước MgSO4.7H2O, độ tinh khiết 95%, xuất xứ Trung Quốc.
Sắt (III) clorua FeCl3, phòng thí nghiệm Hóa môi trường.
27
Kali clorua KCl, phòng thí nghiệm Hóa môi trường.
Coban clorua CoCl2, phòng thí nghiệm Hóa môi trường.
Niken clorua NiCl2, phòng thí nghiệm Hóa môi trường.