Nghiên cứu khả năng sinh khí metan của bèo tây bằng các chất khơi mào khác nhau

TRƯNG ĐI HC SƯ PHM K THUT HƯNG YÊN
KHOA CÔNG NGHỆ HA HC V MÔI TRƯNG
.
TRƯNG ĐI HC SƯ PHM K THUT HƯNG YÊN
KHOA CÔNG NGHỆ HA HC V MÔI TRƯNG
.
BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: Nghiên cứu khả năng sinh khí metan của bèo tây bằng các chất khơi mào khác nhau.
GVHD: ThS. Lê Thành Huy
SVTT: Đoàn Thị Tươi
BÁO CÁO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: Nghiên cứu khả năng sinh khí metan của bèo tây bằng các chất khơi mào khác nhau.
GVHD: ThS. Lê Thành Huy
SVTT: Đoàn Thị Tươi
KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI
KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI
Mở đầu: Đặt vấn đề
1
Chương I: Tổng quan
2
Chương II: Thực nghiệm
3
Chương III: Kết quả và thảo luận
4
Chương IV: Kết luận và kiến nghị
5
Tính
Tính
•

Hiện nay, với tốc độ phát triển
mạnh của cây bèo tây trên
những con sông, hồ đang gây
ra nhiều vấn đề cho môi trường
nước .
•
Hiện nay, với tốc độ phát triển
mạnh của cây bèo tây trên
những con sông, hồ đang gây
ra nhiều vấn đề cho môi trường
nước .
cấp
cấp
•
Hậu quả của việc sử dụng các
nguồn năng lượng hóa thạch
đã và đang gây ra những vấn
đề nghiêm trọng chính đến Trái
Đất
•
Hậu quả của việc sử dụng các
nguồn năng lượng hóa thạch
đã và đang gây ra những vấn
đề nghiêm trọng chính đến Trái
Đất
thiết
thiết
•
Việc ủ yếm khí cây bèo tây để
thu hồi khí sinh học đã giúp giải

quyết các vấn đề về môi
trường.
•
Việc ủ yếm khí cây bèo tây để
thu hồi khí sinh học đã giúp giải
quyết các vấn đề về môi
trường.
MỞ ĐẦU
MỞ ĐẦU
2. Mục tiêu, phương pháp, nội dung nghiên cứu của đề tài.
2. Mục tiêu, phương pháp, nội dung nghiên cứu của đề tài.
Mục tiêu
-
Khảo sát, đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất sinh
khí metan của bèo tây.
- Thu nguồn bã thải làm phân bón cho cây trồng
- Phương pháp thực nghiệm
- Phương pháp khảo sát thống kê
- Phương pháp đánh giá chuyên gia
Phương pháp nghiên
cứu
Nội dung nghiên
cứu
- Thu thập tài liệu, chuẩn bị mô hình.
- Thu gom và xử lý sơ bộ nguyên liệu, nạp nguyên liệu vào bể ủ.
- Đo đạc, khảo sát hàm lượng khí sinh học tạo thành với từng thành phần bổ sung khác nhau.
Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 1: TỔNG QUAN

khái niệm biogas khí sinh học.

- Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí metan (
CH
4
) và một số khí khác phát sinh từ sự phân
hủy các vật chất hữu cơ.
-
Thành phần chính của khí biogas:
CH
4
(50-60%) và
CO
2
(30-40%) và các khí khác như hơi
nước,
N
2
, H
2
, H
2
S, CO

khái niệm biogas khí sinh học.
- Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí metan (
CH
4
) và một số khí khác phát sinh từ sự phân
hủy các vật chất hữu cơ.
-
Thành phần chính của khí biogas:

CH
4
(50-60%) và
CO
2
(30-40%) và các khí khác như hơi
nước,
N
2
, H
2
, H
2
S, CO
Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 1: TỔNG QUAN

Các quá trình phân hủy yếm khí
Quá trình lên phân hủy yếm khí tạo biogas gồm 3 gđ:
•
Gđ 1: Các chất hữu cơ phức tạp phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản dưới tác dụng của enzym.
•
Gđ 2: Hình thành acid.
•
Gđ 3: Hình thành khí Metan.

Các quá trình phân hủy yếm khí
Quá trình lên phân hủy yếm khí tạo biogas gồm 3 gđ:
•
Gđ 1: Các chất hữu cơ phức tạp phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản dưới tác dụng của enzym.

•
Gđ 2: Hình thành acid.
•
Gđ 3: Hình thành khí Metan.
Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 1: TỔNG QUAN
•
Nước biogas đã phân hủy.
•
Nước biogas đã phân hủy.

Trong thành phần nước biogas có các vi khuẩn:
Plectrium, Caduceus, Clostridium perfringens,

Khi đem nước biogas đã phân hủy này bổ sung vào
bình thì nó các vi khuẩn này làm chất mồi cho các vi
khuẩn trong bể ủ phát triển nhanh hơn, sinh khí Mehan
nhiều hơn.

Trong thành phần nước biogas có các vi khuẩn:
Plectrium, Caduceus, Clostridium perfringens,

Khi đem nước biogas đã phân hủy này bổ sung vào
bình thì nó các vi khuẩn này làm chất mồi cho các vi
khuẩn trong bể ủ phát triển nhanh hơn, sinh khí Mehan
nhiều hơn.

Các chất khơi mào thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí

Các chất khơi mào thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí

Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 1: TỔNG QUAN
•
Ủ bình thường.
•
Ủ bình thường.
Quá trình ủ bình thường này không bổ
sung bất kì chất khơi mào nào vào trong
bể ủ.
Quá trình ủ bình thường này không bổ
sung bất kì chất khơi mào nào vào trong
bể ủ.
Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 1: TỔNG QUAN
•
Bổ sung chế phẩm EM BIO-S
•
Bổ sung chế phẩm EM BIO-S
BIO-S là tập hợp nhiều vi sinh vật hữu hiệu, có hoạt lực cao như: Vi
khuẩn quang hợp, Vi khuẩn cố định Ni tơ, Vi khuẩn axit lactic, Các
men, Xạ khuẩn, Nấm men
BIO-S phân giải nhanh các chất khó tiêu, căn bã của bể phốt, bể kị khí
như: xenluloz, tinh bột, kitin, pectin, protein, lipit và một số các hoạt
tính ổn định lâu dài…
BIO-S là tập hợp nhiều vi sinh vật hữu hiệu, có hoạt lực cao như: Vi
khuẩn quang hợp, Vi khuẩn cố định Ni tơ, Vi khuẩn axit lactic, Các
men, Xạ khuẩn, Nấm men
BIO-S phân giải nhanh các chất khó tiêu, căn bã của bể phốt, bể kị khí
như: xenluloz, tinh bột, kitin, pectin, protein, lipit và một số các hoạt
tính ổn định lâu dài…


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ yếm khí
•
Nhiệt độ
•
pH
•
Điều kiện yếm khí
•
Độ ẩm
•
Thành phần dinh dưỡng
•


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ yếm khí
•
Nhiệt độ
•
pH
•
Điều kiện yếm khí
•
Độ ẩm
•
Thành phần dinh dưỡng
•

Chương 1: TỔNG QUAN
Chương 1: TỔNG QUAN

Chương 2: THỰC NGHIỆM
Chương 2: THỰC NGHIỆM

Sơ đồ công nghệ của quá trình ủ yếm khí
Vớt bèo
Băm nhỏ
Nạp vào bể
Đậy kín nắp
Đo khí
Bổ sung chất khơi mào
Tuần hoàn nước
Tháo bã
Phân vi sinh
Chương 2: THỰC NGHIỆM
Chương 2: THỰC NGHIỆM

Xây dựng mô hình bể ủ thực nghiệm.
•
1 – Cửa đo khí
•
2 – Cửa tuần hoàn nước lên
•
3 - Cửa tháo nước sau cùng
•
4 – Cửa lắp bơm

Xây dựng mô hình bể ủ thực nghiệm.
•
1 – Cửa đo khí
•

2 – Cửa tuần hoàn nước lên
•
3 - Cửa tháo nước sau cùng
•
4 – Cửa lắp bơm

Chuẩn bị nguyên liệu ủ

Chuẩn bị nguyên liệu ủ
•
Vớt bèo đưa về trạm thực nghiệm
•
Băm chặt từ 3-5cm
•
Cân khối lượng xác định.
•
Đậy kín nắp
•
Vớt bèo đưa về trạm thực nghiệm
•
Băm chặt từ 3-5cm
•
Cân khối lượng xác định.
•
Đậy kín nắp

Đo khí

Đo khí
•

Sử dụng máy đo khí GA 2000 Plus
•
Đo nồng độ các khí CH
4
, O
2
, CO
2
,
và Bal.
•
Sử dụng máy đo khí GA 2000 Plus
•
Đo nồng độ các khí CH
4
, O
2
, CO
2
,
và Bal.
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
•
Bắt đầu sinh khí Metan ( 1.7%) từ ngày
thứ 10.
•
Sau khi bổ sung chất khơi mào, tốc độ
phân hủy ngày càng nhanh. Nồng độ khí
metan cực đại đạt 56.67%.

•
Thời gian sinh metan ở nồng độ cao
(>40%) duy trì trong 60 ngày.
•
Bắt đầu sinh khí Metan ( 1.7%) từ ngày
thứ 10.
•
Sau khi bổ sung chất khơi mào, tốc độ
phân hủy ngày càng nhanh. Nồng độ khí
metan cực đại đạt 56.67%.
•
Thời gian sinh metan ở nồng độ cao
(>40%) duy trì trong 60 ngày.
Hình 3.1: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng của khí CH
4
theo thời gian.

Hình 3.1: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng của khí CH
4
theo thời gian.

Sử dụng chất khơi mào là nước biogas đã phân hủy.
Sử dụng chất khơi mào là nước biogas đã phân hủy.
%CO
2
%CO
2
•
10 ngày đầu chủ yếu là khí CO
2

và đạt 36.53%.
Khí CO
2
tăng dần vào các ngày tiếp.
•
Kết luận rằng sự phân hủy bèo tây tuân theo quá
trình phân hủy khí sinh học ở trong các giai đoạn
đó là các phản ứng xảy ra trong bể ủ chủ yếu là
tạo ra CO
2
đến khi các vi khuẩn sinh CH
4
thực
hiện quá trình chuyển hóa CO
2
thành CH
4
.
•
10 ngày đầu chủ yếu là khí CO
2
và đạt 36.53%.
Khí CO
2
tăng dần vào các ngày tiếp.
•
Kết luận rằng sự phân hủy bèo tây tuân theo quá
trình phân hủy khí sinh học ở trong các giai đoạn
đó là các phản ứng xảy ra trong bể ủ chủ yếu là
tạo ra CO

2
đến khi các vi khuẩn sinh CH
4
thực
hiện quá trình chuyển hóa CO
2
thành CH
4
.
Hình 3.2: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng của CO
2
theo thời gian
Hình 3.2: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng của CO
2
theo thời gian
Nồng độ các khí được tạo ra trong quá trình ủ yếm khí
Nồng độ các khí được tạo ra trong quá trình ủ yếm khí
Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện các khí theo thời gian
Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện các khí theo thời gian
Ủ bình thường ( không bổ sung chất khơi mào)
Ủ bình thường ( không bổ sung chất khơi mào)
•
Sau 10 ngày bắt đầu sinh khí metan ( 2.9%).
•
Nồng độ khí metan tăng dần và đến ngày
thứ 60 đạt cực đại là 53.37%, sau 60 ngày
khí metan bắt đầu giảm.
•
Thời gian sinh metan ở nồng độ cao (>40%)
duy trì trong 60 ngày.

•
Sau 10 ngày bắt đầu sinh khí metan ( 2.9%).
•
Nồng độ khí metan tăng dần và đến ngày
thứ 60 đạt cực đại là 53.37%, sau 60 ngày
khí metan bắt đầu giảm.
•
Thời gian sinh metan ở nồng độ cao (>40%)
duy trì trong 60 ngày.
% CH
4
% CH
4
Hình 3.4: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng của khí CH
4
theo thời gian.

Hình 3.4: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng của khí CH
4
theo thời gian.

%CO
2

%CO
2

•
10 ngày đầu chủ yếu là khí CO
2

và đạt
51.2%. Khí CO
2
giảm dần vào các ngày tiếp
theo.
•
Sự phân hủy bèo tây tuân theo quá trình
phân hủy khí sinh học ở trong các giai đoạn
đó là các phản ứng xảy ra trong bể ủ chủ
yếu là tạo ra CO
2
đến khi các vi khuẩn sinh
CH
4
thực hiện quá trình chuyển hóa CO
2

thành CH
4

.
•
10 ngày đầu chủ yếu là khí CO
2
và đạt
51.2%. Khí CO
2
giảm dần vào các ngày tiếp
theo.
•

Sự phân hủy bèo tây tuân theo quá trình
phân hủy khí sinh học ở trong các giai đoạn
đó là các phản ứng xảy ra trong bể ủ chủ
yếu là tạo ra CO
2
đến khi các vi khuẩn sinh
CH
4
thực hiện quá trình chuyển hóa CO
2

thành CH
4

.
Hình 3.5: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng CO
2
theo thời gian
Hình 3.5: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng CO
2
theo thời gian
Nồng độ các khí được tạo ra trong quá trình ủ yếm khí
Nồng độ các khí được tạo ra trong quá trình ủ yếm khí
Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện nộng độ các khí theo thời gian
Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện nộng độ các khí theo thời gian
Khả năng sinh metan của bèo tây khi sử dụng chất khơi mào là chế phẩm EM
Khả năng sinh metan của bèo tây khi sử dụng chất khơi mào là chế phẩm EM
•
Sau 10 ngày bắt đầu sinh khí metan ( 1.2%).
•

Sau khi bổ sung chế phẩm EM Bio-S vào bể ủ
ta thấy tốc độ phân hủy vẫn tăng chậm và đến
ngày thứ 100 đạt cực đại là (48.9%).
•
Thời gian sinh metan ở nồng độ cao (>40%)
duy trì trong hơn 30 ngày.
•
Sau 10 ngày bắt đầu sinh khí metan ( 1.2%).
•
Sau khi bổ sung chế phẩm EM Bio-S vào bể ủ
ta thấy tốc độ phân hủy vẫn tăng chậm và đến
ngày thứ 100 đạt cực đại là (48.9%).
•
Thời gian sinh metan ở nồng độ cao (>40%)
duy trì trong hơn 30 ngày.
% CH
4
% CH
4
Hình 3.7: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng của khí CH
4
theo thời gian.

Hình 3.7: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng của khí CH
4
theo thời gian.

%CO
2
%CO

2
•
10 ngày đầu chủ yếu là sinh khí CO
2
và đạt
53.34%. Khí CO
2
giảm dần vào các ngày tiếp
theo.
•
Có thể thấy sự phân hủy bèo tây tuân theo quá
trình phân hủy khí sinh học ở trong các giai
đoạn đó là các phản ứng xảy ra trong bể ủ chủ
yếu là tạo ra CO
2
đến khi các vi khuẩn sinh
CH
4
thực hiện quá trình chuyển hóa CO
2
thành
CH
4
.
•
10 ngày đầu chủ yếu là sinh khí CO
2
và đạt
53.34%. Khí CO
2

giảm dần vào các ngày tiếp
theo.
•
Có thể thấy sự phân hủy bèo tây tuân theo quá
trình phân hủy khí sinh học ở trong các giai
đoạn đó là các phản ứng xảy ra trong bể ủ chủ
yếu là tạo ra CO
2
đến khi các vi khuẩn sinh
CH
4
thực hiện quá trình chuyển hóa CO
2
thành
CH
4
.
Hình 3.8: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng CO
2
theo thời gian
Hình 3.8: Đồ thị về sự biến thiên hàm lượng CO
2
theo thời gian
Nồng độ các khí được tạo ra trong quá trình ủ yếm khí
Nồng độ các khí được tạo ra trong quá trình ủ yếm khí
Hình 3.9: Đồ thị thể hiện nồng độ các khí theo thời gian
Hình 3.9: Đồ thị thể hiện nồng độ các khí theo thời gian
So sánh khả năng thu hồi khí sinh học CH4 của các quá trình ủ
So sánh khả năng thu hồi khí sinh học CH4 của các quá trình ủ
Hình 3.10: Đồ thị biểu hiện khí CH

4
ở các mẻ khác nhau
Hình 3.10: Đồ thị biểu hiện khí CH
4
ở các mẻ khác nhau
Kết luận: Lựa chọn
cách bổ sung nước
biogas đã phân hủy
làm chất khơi mào
để tạo ra lượng khí
metan cao nhất, hiệu
quả nhất.
Kết luận: Lựa chọn
cách bổ sung nước
biogas đã phân hủy
làm chất khơi mào
để tạo ra lượng khí
metan cao nhất, hiệu
quả nhất.
Đánh giá sơ bộ việc sử dụng bã bèo tây làm phân bón vi sinh
Đánh giá sơ bộ việc sử dụng bã bèo tây làm phân bón vi sinh
Thùng 1: 100% bã bèo tây
Thùng 2: bã bèo tây trộn với đất
tỉ lệ 30/70
Thùng 3: 100% đất không
Hình 3.11: Gieo hạt giống
Hình 3.2 : Cây sau 20 ngày gieo hạt
Thùng 1: cây cao nhất là 5,2 cm
Thùng 2: cây cao nhất là 12,3 cm
Thùng 3: cây cao nhất là 11,3 cm