bể metan xử lý phân hộ gia đình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG
C«ng nghÖ m«i trêng
Chuyên đề:
bÓ mªtan
xö lý ph©n hé gia ®×nh
GVHD: PGS.TS Trịnh Thị Thanh
Hà Nội - 04/2007

•
Hầm khí Biogas sinh học được dùng để xử lý chất thải chăn nuôi và tạo ra
khí gas phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt. Đây là một mô hình mới vừa để
xử lý ô nhiễm môi trường do nguồn chất thải chăn nuôi tạo ra vừa đem lại
hiệu quả kinh tế thiết thực đặc biệt cho những hộ chăn nuôi gia súc gia cầm,
tận dụng được nguồn chất thải gia súc và triệt tiêu mùi hôi hám khó chịu
•
Biogas - là dạng khí sinh học, được tái tạo từ quá trình phân huỷ những chất
thải của người và động vật trong điều kiện hầm kín. Nhờ hoạt động của các
vi sinh vật, các chất thải này sẽ lên men và tạo khí, trong đó chiếm tới 70% là
khí mê tan, được sử dụng làm chất đốt và chạy động cơ đốt trong.
•
Ngoài những cái lợi ích như môi trường sạch sẽ, tận dụng nguồn chất đốt,
thắp sáng, nguồn phân sạch để trồng trọt và làm thức ăn cho cá, việc sử dụng
hầm Biogas còn tạo cho các gia đình một hướng phát triển kinh tế gia đình
khép kín vì: muốn có nhiều chất đốt thì phải chăn nuôi, muốn chăn nuôi phát
triển thì phải có thức ăn mà nguồn thức ăn này lại lấy từ hầm Biogas
•
Hiện nay, để xây dựng một hầm Biogas trung bình mất khoảng 5-6 triệu đồng

1. Giai đoạn thủy phân các cơ chất.
•
Ở giai đọan này các chất thải hữu cơ (chủ yếu là xenluloza, tinh bột)
protein, lipit )bị phân hủy dưới tác động của men hydrolaza do vi sinh vật
tiết ra để hình thành các hợp chất đơn giản hơn, có thể tan trong nước
(các đường đơn, các peptit, glyxerin, axit béo, axit amin,…). Các vi sinh vật
tham gia vào giai đọan này (Clostridium, thermocellum) chuyển xenluloza
thành rượu etylic, hydro và CO
2
chuyển xenlubioza thành axit lactic, axit
axetit.
2. Giai đoạn hình thành các axit hữu cơ
•
Dưới tác dụng của enzyme vi sinh vật. Các chất hữu cơ dễ tan chuyển
thành các axit hữu cơ (axit axetic, axit propionic, axit butyric,…), rượu
etylic, rượu metylic, khí cacbonic và hydro. Ở giai đoạn này ta có thể gặp
một hỗn hợp các vi sinh vật sống trong điều kiện hoàn toàn kị khí
(Bacteroides, Suminicola, Clostridium, Bifido bacterium.

3. Giai đoạn hình thành mêtan
Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình. Dưới tác động của vi
khuẩn, các chất hữu cơ và các hợp chất khác chuyển thành khí metan, cácbonic,
oxy, nitơ, hydro, sunfua,vv…(vi sinh vật tham gia vào quá trình này là
Metanobacterium thermoaceticum, Methannosarcina barkeri,…) sự tạo thành metan
có thể xảy ra theo 2 cách sau:
CO
2
+ 4H
2
→ CH

4
+ 2H
2
O
CH
3
COOH → CH
4
+ CO
2
Các axit hữu cơ có phân tử lượng cao sẽ biến thành CH
4
theo phản ứng:
R−COOH →R
1
COOH→CH
3
COOH→CH
4
+CO
2
Các vi sinh vật ưa ấm hoạt động ở nhiệt độ tối ưu là 30-45
0
C, nhiệt độ tối ưu đối với
các vi sinh vật chịu nhiệt 50-55
0
C, pH thích hợp nhất từ 6,5-8.

Biogas

Từ những năm 1890 ở Peterburg (Nga), Omelevski đã
phát hiện khí mêtan CH
4
(khí sinh học) sinh ra từ bể lắng 2
vỏ. Quá trình sinh ra khí sinh học là do trong bể lắng 2 vỏ
đã xẩy ra sự phân huỷ các cặn chất thải lắng xuống từ n@ớc
thải sinh hoạt ở nhiệt độ t > 25
0
C trong điều kiện kỵ khí .
Năm 1905 bể foss Imhoff phát triển cũng sinh ra khí
Mêtan, nh@ng do điều kiện nhiệt độ ở Châu Âu về mùa đông
thấp nên loại này ít hoạt động.

Chất thải
Bể lắng I
Bể lọc sinh học
Bể lắng II
Clor
Xả ra cống

Biogas
Cặn từ bể
Metantank
Gia nhiệt
Metan-tank
Sau đó, trong dây chuyền công nghệ xử lý n@ớc thải, ng@ời ta cũng đã
dùng bể Mêtantank (bể sinh khí mê tan) để xử lý cặn lấy từ bể lắng I và
bể lắng II nh@ sơ đồ sau:

Năm 1920 hãng Dorr (Mỹ) thiết kế cải tiến dạng có mô tơ gắn với khung khuấy

trộn (h.2)
Năm 1988 tiếp tục cải tiến có bộ khuấy và có sử dụng bộ phận gia nhiệt từ thiết bị
sử dụng biogas (h. 3)
Năm 1975 ng@ời ta đã chế tạo bể Mêtantank loại hình trứng áp dụng
nguyên lý thuỷ lực có tác dụng đối l@u tốt nh@ hình 4 (Đức) và hình 5 (Pháp)
Bể Metantank sau nhiều năm cải tiến cho phù hợp đến nay công trình xử lý n@ớc
thải tập trung của các đô thị đã gần nh@ hoàn thiện.
Gas
Mô tơ
Hỡnh 2
Gas
Mô tơ
Bỡnh
đun
nóng
Hỡnh 3
Gas
Hỡnh 4
Gas
Bình
sục
khí
Bỡnh
sục
khí
Hỡnh 5

Bể biogas là một loại bể Mêtantank đã đ'ợc đơn giản hoá để xử lý phân, rác ở
các vùng nông thôn theo sơ đồ sau:
ở các vùng nông thôn Châu á nh@ Trung Quốc, ấn độ đã liên tục cải tiến các kiểu

hầm biogas để phù hợp với điều kiện khí hậu , kinh tế của mình.
Tại Trung Quốc đã xây dựng khoảng 5 triệu hầm biogas trong các hộ gia đình nông
thôn, ở ấn ộ có khoảng 1 triệu hầm biogas.
Nớc thi sinh hoạt khác x ra ao, ruộng
Dịch thi
Biogas
Hỡnh 2
Cặn lắng
Cầu tiêu Chuồng gia súc, gia cầm
Thu hồi làm phân bón
Bể biogas
Phế thi nông nghiệp (hữu cơ)

X¶ ra
cèng
Thµnh
phè
N'íc th¶i
(XÝ+tiÓu)
CPSH1
CPSH1
Ng¨n l¾ng
2
Ng¨n l¾ng I
Bio-phile
Ng¨n
tiÕp xóc
Hót lµm ph©n bãn
gióp n«ng d©n
Clo

Biogas

Giới thiệu thiết bị khí sinh học
hiện hành ở Việt Nam

Có 3 loại thiết bị chính:

Loại thiết bị bằng túi chất dẻo

Loại thiết bị nắp nổi (hình cầu, hình trụ )

Loại thiết bị nắp cố định

H×nh 1: lo¹i thiÕt bÞ khÝ sinh häc b»ng tói chÊt dÎo

H×nh 2: lo¹i thiÕt bÞ khÝ sinh häc h×nh trô, n¾p næi

H×nh 3: lo¹i thiÕt bÞ khÝ sinh häc h×nh cÇu, n¾p næi

H×nh 4: lo¹i thiÕt bÞ khÝ sinh häc khèi hép kiÓu vacvina

H×nh 5: lo¹i thiÕt bÞ khÝ sinh häc N¾p cè ®Þnh cña RDAC

H×nh 6: lo¹i thiÕt bÞ khÝ sinh häc N¾p cè ®Þnh kiÓu ®íi cÇu

- 2.4M
- 2.1 M
I
I
B

é
k
h
u
Ê
y
Cö
a
pha
i
C¾t I-I

o
R=1.1m
V
1
V
4
V
3
¤ng Φ200
Biogas
ThiÕt bÞ khÝ sinh häc c¶i tiÕn

bÓ pho septic - thu håi khÝ gas-
dïng cho c¸c hé gia ®×nh
L¾ng 1
Cö
a
pha

i
Ng¨n biogas
4. BÓ tiÕp xóc
Ng¨n L¾ng 2

Mét sè h×nh ¶nh