TIỂU LUẬN XỬ LÝ CHẤT THẢI HĂN NU I BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS










TIU LUN
X LÝ CHT TH
BNG CÔNG NGH BIOGAS








GVHD: Trn Minh Chí
 
 Th Bích Ngc

Nguyn Th Thi



- Tháng 12, 2013 -
MC LC
 1

1. Tính cp thit c tài 1
2. Mu: 2
3. Ni dung nghiên cu 2
4. c hin: 2
5. i ng và phm vi nghiên cu: 2
 3
 3
1.1. Lch s hình thành và phát trin ca công ngh Biogas 3
1.1.1. Th gii 3
1.1.2. Vit Nam 4
1.2. Thành phn và tính cht ca Biogas 6
1.3. Tng quan công ngh Biogas trong nông nghip 8
1.3.1.  8
1.3.2. Các yu t n quá trình sn sinh khí sinh hc 9
1.3.3. Nguyên lý ca quá trình chuyn hóa 17
 24
 24
2.1. t Nam 24
2.2. Ngun gây ô nhing t ho 30
2.2.1. S phát trinuôi và v ng 30
2.2.2. Ngun gây ô nhing t ho 31
2.2.3. ng ca ô nhing t ho 39
2.2.4. Ô nhing  m 40
2.2.5. Ô nhi git m sn phng vât 42
2.2.6. Ô nhi sn xut thuc thú y, chm
bng vt 43
2.2.7. Ô nhing trong quá trình x ng vt b dch bnh 45
 46
 46
3.1. Tình hình áp dng x lý cht thi rng công ngh Biogas 46

3.1.1. Trên th gii 46
3.1.2. Vit Nam 47
3.2. Tình hình áp dng công ngh hm  Biogas  Vit Nam 54
3.3. u qu tình hình s dng Biogas 55
3.4. V x lý 59
 63


X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 1
M U

1. Tính cp thit c tài



 

          
-



Biogas).




 c ta, vic nghiên cu ng dng rng rãi công ngh khí sinh hc là mt gii

pháp ch y gii quyt tình trng ô nhing, cung cp ngun cht, tit
king rt hiu qu  các vùng nông thôn. Nhu cu s dng công ngh biogas
cho các h c bii vi các h n
vi quy mô h c ta hin nay.
Trong bi cng hóa thch trên th gii ngày càng cn kit,
ng mi tái t thành mi quan tâm không phi ch riêng mi quc
gia nào mà tr thành v toàn cc tình hình trên, t u nhà
khoa hc trên th giu truy tìm nhiu long khác nhau, nh
ng tái lp. Mt trong nhng gt vng có
t s phân hy rác h
ng khí sinh hc hay còn gi là Biogas.
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 2
 m rng quy mô và phm vi áp dng mô hình Biogas có hiu qu thì công vic
nghiên cu v Biogas là rt quan trng. Vì v tài “Xử lý chất thải
chăn nuôi bằng công nghệ Biogas”.
2. Mu:
Xây dng gii pháp nâng cao hiu qun lý ti ngui vi cht thi rn phát sinh
t hom gim thiu m ô nhing phát sinh t hot
 c ta.
3. Ni dung nghiên cu
- n trng hom cc ta và nhng
v môi ng phát sinh t ho
- c trng áp dng công ngh x lý cht thi rng công
ngh Biogas  c ta hin nay.
-  xut mt s gii pháp nâng cao hiu qun lý ti ngui vi cht thi rn phát
sinh t hong ch
4. c hin:


5. i ng và phm vi nghiên cu:
- ng nghiên cu: Công tác qui vi ho
- Phm vi nghiên cu: Trong phm vi nghiên c  tài s tp trung nghiên
c d lii vi ho


X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 3
1
V CÔNG NGH BIOGAS

1.1. Lch s hình thành và phát trin ca công ngh Biogas
1.1.1. Th gii
a. Các nguồn lịch sử của công nghệ khí sinh học
Các h thng nghiên cu tiên v sn xut khí sinh hc bu mt nhà nhà khoa
hc Ý tên là Allesandro Volta, là mt trong nhi tham gia vào các nghiên cu
n hi c g ý
m ly trong trm tích ca các h  mim Bu tin
hành thí nghim v s cháy ca khí này. Faraday, nhà v nghim
vm lt Hydrocacbon. Ch 21, nhà nghiên
ct lp công thc hóa hc ca khí mêtan (CH
4
). Nhà vi khun hc ni
ting c       n hành th nghim vi phân rn. Ông là
 xut vic s dng các phân t các chung nuôi gia súc   sn
xut giúp ching ph.
Cùng vi s phát trin ca công nghi mt bnh vin cho bnh nhân 
Bombay,  c xây dc s dng cho chiu sáng
c cung cp các công c  sn xun.

Tc, mt k  nhà máy x c thi, gi
nhà máy x n k khí là sn xut khí thi t c s d i m các lò
lên men hoc cho nhin.

Hình 1: Nhà máy khí sinh hc thành ph n k khí ca các nhà máy x lý)
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 4
c và trong chin tranh th gi  ng nhu ci vi
  gn xut ca khí thi bng cách cho
thêm cht thi rn hc s dng mt phi là Kofermentatsiey ngày
 Stuttgart lu tiên cho thành công có th pha trn vi du tách
cht béo.
b. Nguồn gốc của ngành khí sinh học trong nông nghiệp
Ch sau chin tranh, nông nghic cho là mt nhà cung cp ting nguyên
liu ca các khí sinh hc  n cht thi ca gia súc.
i hc l thun mt nhà máy khí sinh hc cho
các doanh nghip nh nông nghip vi mt b lên men ngang có t   thng
i khác i vi phân rc phát trin ti Berlin và
Munich.
1.1.2. Vit Nam
Thi k 1960  1975
 min Bc Vit Nam nhng thông tin v vic s dng khí sinh hc trong phong trào
i nhy va Trung Quc vào nh- chú ý ca nhiu
i. Ti mt s u và xây dng th các
thit b khí sinh h   i, Bc Thái, Hà Nam Ninh, Hi    
nhng lý do v k thut và qut hiu qu mong mun.
 min Nam Vi    à kho cu và Nông Lâm súc ca chính
quyn Sài Gòn có thí nghim bin pháp sn xut khí mêtan t ng v
vic nhp cng  t các loi khí Butan, Propan và phân hóa h trin khai vic

nghiên cc thc hin.
Thi k 1976  1980
c thng nhc nhu cu phát trin kinh t - xã hi hóa,
nâng cao mc sng ca nhân dân, các dng mi và tái t
có khí sinh hc nói riêng lc chú ý ti.
Thit b sn xut khí sinh hc la ch th nghiu thuc loi np
ni bng tôn, b phân hy xây bng gch và có c b  gc
tích trong np cha khí. Tuy nhiên, nhi b d vì nhng lý do k
thut và qun lý. Ti cuc   (Mc
 tích phân hng tt. Kt qu này
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 5
là ngun c  li vi cán b nghiên cu, nhng nhà qun lý và nhân dân,
 cho vic trin khai tip tc công ngh khí sinh hc sau này.
Thi k 1981  1990
Trong hai k k ho 1981  1985 và 1985  1990 công ngh khí sinh
h thành mt trong nh nghiên cu cp nhà
c v ng mi (mã s 52C).
iu tnh trong toàn qung công trình khí sinh hc
xây dng. Phát trin mnh m nht là các tnh  phía Nam vì có nhu kin thun li
v kinh t - xã hi và khí hu. Tính chung trong toàn quc thi k này có khong trên
2.000 công trình.
Thi k 1991 ti nay
Sau khi kt thúc k hoch 1986      i th. Ho ng
nghiên cu và trin khai v  ng m       
ng cc, vic phát tring mi b chng li.
T i nay, công ngh khí sinh hc phát trin mnh m trong khuôn
kh các d án v v ng, nông nghip và phát trin nông thôn vi nhiu kiu
thit b khí sinh hc mi. thit b dng túi do PE theo mu cc phát trin

nh d án SAREC  S2  VIE22 do Vic gia, H
(VACVINA), cc khuyn nông và Khuyi hc Nông Lâm thành ph
H Chí Minh trin khai. Thit b np c nh có vòm bán cu bng compozit, phc
xây bng gu có dng hình tri ting hình hp do Trung tâm
n h tr phát trin nông thôn (RDAC) thc hin.
Bên cu S Khoa hc Công ngh  nhiên nghiên c
nhng ki, Qung Tr
Tóm ln này do không có t chu mi qun lý, nên vic phát
trin công ngh khí sinh hc rng và t  thng nht quc v
công ngh khí sinh hc, B Nông nghip và Phát trin
ngành v công trìn khí sinh hc quy mô nh.
Tc tính s ng công trình khí sinh hng trong toàn quc
vào khon 30.000 công trình là loi công ngh
túi ni long. Tnh du v s ng loi này là Tin Giang vi trên 5.000 túi. V loi
thit b np c nh, tnh du là Hà Tây vi khong trên 7.000 công trình, nhiu nht
 huyng.
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 6
1.2. Thành phn và tính cht ca Biogas
Biogas là mt long sinh hc t s nén, kh hay lên men trong
u kin ym khí ca nhng vt cht có ngun gc hng, bùn trong
h thng cng rnh, rác ph thc các loi rác h b sinh phân hy.
Biogas là mt hn hp khí nh  bc la khong 700
0
i
vi du DO, khong 350
0
i vng 50
0

C). Nhi ngn
la s dng biogas khong 870
0
C.
Thành phn biogas bao gm 50-70% CH
4
; 35-50%CO
2
c khong
30-160 g/m
3
ng H
2
S 4-6 g/m
3
. Giá tr  ng khong 5,96 kWh/m
3
và t
trng 0,94 kg/m
3
ng không khí cn thit cho quá trình cháy ca biogas khong 5,7
m
3
không khí/ m
3
biogas, vi t cháy khong 40cm/s.
Quá trình phân hy din ra càng lâu, n metan và giá tr ng càng cao.
Khi thng metan s gim xu
kh a. Vì vng Biogas sinh ra sau 4-u tiên s c x b.
ng khí CH

4
trong biohas ph thuc vào nhi, nhi càng thng
CH
4
 ng Biogas s c l ng
CH
4
i vi tng loi cht thc li
- Cht thi ca trâu, bò: 65%
- Cht thi ca gia cm: 60%
- Cht thi ca heo: 67%
nh bng (Nm
3
) biogas hoc (Nm
3
) CH
4
. Vinh
theo (Nm
3
) Biogas s    nh
theo (Nm
3
) CH
4.
 ng ca 1 m
3
biogas cha 62% CH
4
khong

vn khong 6kWh. V h s t ng cháy, nhu cu không khí cho quá
trình cháy khong 9,6 m
3
không khí/ m
3
CH
4
, tc khong 5,75 m
3
không khí/ m
3
Biogas.
Khí sinh hc có th s dng cho các mu, thp sáng rt thun
ti s dng làm nhiên liu thay th u chy t
 n, kéo các máy công tác  nhng vùng thiu nhiên liu.
Khí sinh h sy chè, p tri m gà con, chy t lnh hp ph
và hiu qu khi phi hp vi h bo quan hoa qu t ging.
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 7
Bng 1. Thành phn và mt s tính chn ca Biogas
Thông s

CH
4

CO
2

H

2

H
2
S
Hn Hp Khí
Biogas ( 60%
CH
4
;40% CO
2
)
% th tích
%
55-70
27-44
1
3
100
Giá tr 
ng (n.c.v)
kJ/Nm
3

35.800
-
10.800
22.800
21.500
Gii hn cháy n

%V
8-10
-
4-80
4  4,5
6  12

m bc cháy
0
C
650-750
-
585
-
650  750
T trng (thông
ng)
g/l
0,72
1,98
0,09
1,55
1,2
H s t trng vi
không khí

0,55
2,5
0,07
1,2

0,83
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher

X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 8
1.3. Tng quan công ngh Biogas trong nông nghip
1.3.1. Nguồn nguyên liệu sản xuất Biogas
1.3.1.1. Nguyên liu có ngun gc t ng vt
Nguyên liu có ngun gng vt bao gm cht thc tiu) ca gia
súc, gia cm và cht thi c
S ng cht thi trên mng vt ph thuc vào kh và ch 
ng. Bng 1 cho ta thc tính sng cht thi
Bng 2ng cht thi hàng ngày cng vi

Các loi cht thc x lý trong b máy tiêu hóa cng vt nên d phân
gii và nhanh chóng ti khí sinh hc. Tuy vy, thi gian phân gii ca phân không dài
(khong 2-3 tháng) và tng sn.
Cht thn phân git thi gia cm và cht thi
ng khí ca cht thi gia cm và cht thi l
1.3.1.2. Ngun gc t thc vt
Các nguyên liu thc vt gm lá cây và cây thân th phm cây tr
r, thân lá ngô, khoait h, c b 
loi cây xanh hoang d  và thân cây già rt khó
phân gii nên không dùng làm nguyên lic
Nguyên liu thc vp v cng rt khó b phân gi quá trình phân
gii k khí din c thun lng phi x  (ct nhp dp, 
hic khi np chúng vào thit b khí sinh h phá v lp v cn
tích tip xúc cho vi khun tn công.
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 9
Thi gian phân gii ca nguyên liu thc vng dài i cht thng
vt. Do vy nguyên liu thc vc s dng theo cách np tng m, mi m kéo
dài t 3  6 tháng.
1.3.1.3. Sng khí thc t ca các loi nguyên liu
Trong thc t, sc khi lên men nguyên liu trong các thit b khí
sinh hng thi lý thuyc phân gii trong mt thi gian
nhi hoàn toàn.
Bng 3 cho chúng ta s liu tham khi vi mt s nguyên ling gp. Sn
ng nguyên liu np hàng ngày (lít/kg/ngày). Cht
thng vc nc liên tc b sung hàng ngày. Thc vc np
tng m.
Bng 3c tính và sng khí sinh hc ca mt s nguyên ling gp

1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản sinh khí sinh học
Quá trình phân gii to khí sinh hc chu ng ca nhiu yu t. Chúng ta xét
ti nhng yu t quan trng nht cn thit trong xây dng và vn hành thit b  m bo
cho thit b vn hành tt nht và sn sinh ra sng khí sinh hi ta mong
mun. Quá trình chuyn hóa các thành phn hc thc hin bi các
nhóm VSV. Các VSV này s dng mt s  làm cht xúc tác cho phn ng sinh
hc. Hong cu kin hóa lý riêng (hay còn goi là
u king) nhm tn hóa sinh hc. Các yu t hóa lý
quan trng n t ca phn ng sinh khi bao gm nhi, pH, t l C/N,
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 10
u king, yu t c ca các thành phn dng vt, t oxy hóa kh
ct, thành ph m, thm. M ng ca các yu
t này xét trên nhiu khía cc trình bày chi ti

a. ng k khí
Quá trình lên men to khí sinh hc là do nhng vi khun k khí bt buc tham gia,
n sinh mê tan là nhng vi khun quan trng nht, chúng là nhng vi
khun k khí bt buc. S có mt ca oxy s kìm hãm hoc tiêu dit các vi khun này, vì
vy phm bu kin khí tuyi cng lên men. S có mt ca oxy hòa
tan trong dch lên men là mt yu t không có li cho quá trình phân gii k khí.
b. Nhi
Hong ca vi khun sinh mê tan chu ng rt ln ca nhiu
kin vn, nhi ng vào khong 35
0
C. Sng khí gim rõ rt khi
nhi ng gii 10
0
C quá trình sinh mê tan hng hn.
Trong quá trình phân hy to biogas, nhi ng ti t ca phn ng
sinh h hòa tan ca các kim loi nng (yu t  hòa tan ca CO
2
và thành
phn biogas sinh ra. Khi nhi  phn ng sinh hc s 
 sinh khí biogas s cao.
T sinh khí biogas s  
0
u này
hxy ra, vì hu ht các loi vi khun tham gia vào quá trình chuyn hóa
biogas ch hong trong mt khong nhi  nh nh. Ba khong nhi  mà vi
khun hong hiu qu nht là:
- T < 15
0
C: Khong hong ca vi khunh;
- T = 15 - 45

0
C : Khong hong ca vi khu trung bình;
- T = 45 - 65
0
C: Khong hong ca vi khut;
Trong phn ng biogas, hai khong nhi hong ca hai nhóm vi khu
nhi trung bình (khong 25 - 37
0
C) và vi khut (khong 55
0
C) là quan trng
vì quá trình phân hy ym khí s dng li khi nhi th
0
C.
V ng th 2 ca nhi  hòa tan ca CO
2
và kim loi n tan
ca CO
2
gim khi nhi c li,  nhi thng CO
2
hòa tan
trong pha lng s i vi kim loi nng, kh  và do
i nhi cao, s có mt ca chúng có th là yu t c.
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 11
Mm bt li ca quá trình phân hy nhi n biogas
sinh ra s có s hin din ca khí H
2

S, gây mùi hôi. Sng biogas sinh ra trong mt
mô hình hm  ng ca Trung Quc theo s liu thc nghim khong 0,15 m
3

khí/ m
3
phân  nhi 15 -17
0
C; 0,2 -0,3 m
3
/ m
3
 22  28
0
C và 1,5 m
3
/ m
3
 35  38
0
ng  c cao nht t ngun nguyên liu phân bò khong 4,5 m
3

CH
4
/ m
3
phân.ngày  nhi 35  38
0
C ( tc khong 9 m

3
biogas/ m
3
phân.ngày).
i vi nhng chng loi vi khun nhy ci vi s bin thiên ca nhiu
quan trng là phi duy trì mt nhi i riêng bit. Ngun nguyên liu có nhit
 thp, hoc h thng có lp cách nhit không tt, hoc quá trình v xy ra s
phân tng nhi gây n hong ca vi khu gim
t sinh biogas. So vi vi khu trung bình, vi khut nhy cm
vi nhi 
 th 1 cho thy ng ca nhi i vi sng khí vi thi gian phân
gii 120 ngày vi các loi phân. Các vi khun sinh mê tan không chc s g
giáng nhi quá nhiu này s làm gim sng khí. Vì vy vào
n phi gi m cho thit b, thi vi các vùng lnh cn phm bo
cách nhit t nhi ta
phi gia nhit cho d gim tht b lên men.

Hình 2: nh ng ca nhi i vi sng khí

X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 12
c.  pH
 pH tng ca vi khun là 6,8  ng v
kim. Tuy nhiên, vi khun sinh mê tan vn có th hong trong gii h pH t 6,5 
8,5.
Hm phân hy hong tt  pH   kim yu). S xut
hin mt s ion sau có th làm   n pH ca hm: HCO
3
-

, H
2
CO
3
-
, NH
4
+
,
CH
3
COO
-
, Ca
2+
c HCO
3
-
góp ph kim bicacbonat thông qua phn ng
thun nghch sau:
HCO
3
-
+ CH
3
COOH  H
2
O + CO
2
+ CH

3
COO
-
Dãy pH ta hm  nm trong khong trung tính (6,8 -7,4). Khi t l sinh các
t quá kh n metan hóa có th s dng, pH s gim xung
i mc t  li, quá trình vn hành cn b  kim cho
hm phân hy, ly t ngu kim bicabonat trong quá trình phân hy k
khí cn duy trì  mc  1.000 mg CaCO
3
 m bo pH thích hp. Nu v
theo nguyên tc, t l  kim tng công phi duy trì  mc 0,5.
S i pH s n tính nhy cm ca các enzym. Các VSV và enzym
ca chúng rt nhy cm khi pH b lch khi dãy pH tth hing v
cht vt lý, cu trúc, kh t hóa ca các enzym. Mi enzym ch có
hot tính trong mt dãy pH nhnh. Hing pH b lch khi khong pH t
th i vi các enzym:
 Là nh ca các nhóm enzym có kh 
 i các thành phn enzym không có kh  thng.
 Làm bin tính h enzym.
Các vi khun metan hóa nhy cm vi s i vi khun axit hóa
và ch hot ng trong khong pH hp (pH tng ca vi khun metan hóa
khong 6,8-8,5; vi khun axit hóa có th tn tng pH thp khong 5,5).
N và dng tn ti cng quan trn pH ca
hm . Tuy nhiên, pH ca hm   quynh trng thái tn ti ca amoniac (NH
3
).
Amonia tn ti  dng NH
4
+
i vi vi khuc li vi amonia t do.

N NH
3
 mc 100ppm s rc và có th là nguyên nhân gây hng hm .
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 13
d. c tính ca nguyên liu
 ng cht khô
ng chng biu th là ph
Quá trình phân gii sinh khí mê tan xy ra thun li nht khi nguyên liu có hàm
ng cht khô tng 7  i vi cht thng vt. i vi bèo tây hàm
ng này là 4 - là 5 -8%. Nguyên ling cht
 tp vào thit b khí sinh hc cn phc. T l
pha loãng thích hp là 1  c cho 1 kg cht thi.
Hình 3: Quan h ging cht khô và sng khí
 T l a nguyên liu
Các cht h  c cu to bi nhiu nguyên t hóa h    yu là
cacbon (C)nh (S).
T l gia các ng cacbon và nito (C/N) có trong thành phn nguyên liu là mt
ch  i ca nó. Vi khun k khí tiêu th cacbon nhi
nito khong 30 ln. Vì vy, t l C/N ca nguyên liu bng 30/1 là t l này quá
cao thì quá trình phân gii xy ra chc li t l này quá thp thì quá trình phân
gii ngng tr u anoniac là mc t i vi vi khun n cao.
Nói chung cht thi trâu bò và ln có t l C/N thích hp. Cht thi và gia
cm có t l C/N thp. Các nguyên liu thc vt t l này li cao, nguyên liu càng già thì
t l  m bo t l C/N thích hi vi các nguyên liu này ta nên dùng
hn hp nhiu nguyên liu.
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 14

e. Th
Thi gian nguyên liu nm trong thit b phân ging
thi gian dch phân gii sn sinh ra khí sinh hc.
c tính bng t s gia th tích hm phân hy và th tích nguyên
li thc là ngày.



Giá tr th nhc tính sao cho vi khun có t phát trin chm
nht có th tái sinh. Th nht là khong thi gian mà cht rn trong hm
m bc tính nh tt. Nu th còn mt na so vi yêu cng
khí biogas sinh ra s gim và quá trình phân h  do s ng vi khun
cc gin giá tr mà chúng không còn hiu qu na. Nu thc ln
 nhi 35
0
ng biogas sinh ra s t giá tr nh, nu th

lâu, hiu qu ca quá trình càng thp.
Th là hai yu t quan tri vi vic loi tr các tác nhân
gây bnh. Nu yu t an toàn v sinh và sc khn thì các giá tr này
phi lng giá tr nh nht.
Quá trình phân hy hoc lên men ca cht hu kin k khí din ra rt
cht này phc duy trì trong hm  trong th quá
trình phân hy din ra hoàn toàn. Thu th khong thi gian ngut b
hóa giu kin này. Trong mt s thit k hm biogas, phn t bào hot tính 
c tun hoàn li hm phân hy nha phn sinh khi này.
Tha các nguc quynh bi kh 
hy sinh hc ca chúng, kh ng vi các enzym và tính cht lý hóa ca ngun
t. Thi gian nh chi phí xây dng hm . Thng
ng khí sinh ra s nhi u

ca hm . Thn s dn hing tn tht sinh kh
vn hành.
Th tích hm phân hy (m
3
)
T (ngày) =
Khng nguyên liu vào (m
3
/ ngày)
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 15
Thi gian phân hy ca các cht thi h thuc rt nhiu vào nhi.  giai
t nhanh và sau mt khong th
tin tim cn giá tr nh nhi vi vi khut trung bình, thi gian phân
hy tng 20-i vi vi khut thi gian phân hy ch t 3-10
ngày. Chng loi vi khun này có th phân hy tng khí nhing thi
gian ng
i vi ch  np liên tc, nguyên lic b sung hàng ngày. Khi mng
nguyên liu mi np vào, bó s chim ch cho nguyên liy dn nguyên li
v phía li ra. Thng thi gian nguyên liu chy qua thit b t li vào
ti lu kin Vit Nam, tiêu chun ngành 10TCN 97-nh thi
i vi cht thng vbng 3.
Bng 4: Thi i vi cht thng vt theo tiêu chun ngành

f. Thành ph m trong nguyên liu vào
c là nhu cu tt yu cho s sng và hong ca vi sinh vc
ng cn thit cho s di chuyn ca vi khun, hong ca các enzym ngoi
bào và thy hóa các polyme sinh hc, tu kin cho quá trình phân hy.
Tuy nhiên vic duy trì quá nhic trong hm phân hy s  tích

hm và tr nên cng k m trong hm phc duy trì  mc t
 i vi tng lot khác nhau s khác nhau, tùy thuc vào tính cht
hóa hc và kh y sinh hc ca chúng. Theo các nguyên cu cho thy, hiu
sut ca quá trình phân hy s ging cht ru
quan trng là phng TS tn hp nguyên liu vào theo
tng loi nguyên liu và tng kiu hm  khác nhau. Ví d ng hp nguyên liu
i hòa trn vc theo t l 1:1 v
kh m bo hn hc có n TS 9%. Hn hp phân bò dng bùn
nhão này s d thao tác và t chy d dàng vào hm phân hy.
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 16
i vi các dng hm  mà nguyên liu vào là cht thi ry, bã mía,
sinh khi t tri thp thì ly ni t các bt khí bám cht vào s làm
nguyên liu ni lên trên mt hm y s không dic.
Chính vì vy quá trình phân hi phi có s hin din ca pha lng
hp nguyên liu là sinh khi thi, nguyên cu cho thy, sinh kh phân hy d
i bùn khô.
Khi thành ph  cht thi thp, kt qu là
sng biogas sinh ra s gim. Nu thành ph m quá thp, các axit hot tính s tích
 ngi vi hu ht các loi hm  biogas, t l nguyên
ling pht mng TS tng 7-9%.
Sng khí biogas sinh ra là ph thung cht rn trong nguyên liu
u vào và kh y sinh hc ca chúng trong hm phân hng TS
càng cao, hm phân hy s có th tích càng nh ho h thng s thp.
Tuy nhiên, mt s nguyên cu v vai trò cc trong hm lên men k khí cho
thy, xét m   i, thành phn cht h        
chuyn hóa thành metan hiu qu. Nghiên cy, t và hiu sut ca quá
trình lên men k khí không ng bi thành ph  m thp
ng kh m gim xung 60-68% tng khng s

gây ra hing tích t c ch kh o khí Biogas). Quá trình
c thc gi là lên men khô.
g. c t
Hong ca vi khun chu ng ca mt s c t. Kng ca các
loi này có trong dch phân git quá mt gii hn nhnh s tiêu dit các vi khun,
vì th không cho phép các cht này có trong dch phân gii.
Trong thc t các loi hóa chc tr sau, dit c, thuc sát trùng, các cht
c xà phòng, thuc nhum, du nhn và các cht ty rc cho
phép vào các thit b khí sinh hc.
Bng 5. N ta mt s chc hi
Thành phn
mg/l
Sunfate SO
4
2-

5.000
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 17
Thành phn
mg/l
NaCl
40.000
Cu
100
Cr
200
Ni
200-500

Cianua ( CN)
<25
Hp cht b mt
40 ppm
Amonia
3.000
Na
5500
K
4.500
Ca
4.500
Mg
1.500
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
Bng 6: Tóm tu kin to khí sinh hc

1.3.3. Nguyên lý của quá trình chuyển hóa
V nguyên tc, khi mng sinh kh trong hm kín vài ngày s
chuyn hóa và sn sinh ra mt hp cht dnh khí  khí sinh hc (Biogas), có kh 
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 18
c vi thành phn metan
chim khoc gi là quá trình lên men k khí hoc quá
trình sn xut khí metan sinh hc.
Mt h thng biogas bao gm hm biogas, thit b c lt trc tip
trên np hm, h th   ng ng cp nguyên li u vào (cht thi thô và
c). B phu ra bao gm b chng ng dn cht thi (bùn sau khi lên men)
 s dng làm phân bón sinh hc.

Trong quá trình lên men, phn sinh khi phân rã và cht thng vt s c các
vi sinh vt k khí, nm và vi khun chuyn hóa thành các hp chn có
ích cho thc vt và i mt s u kin t m,
nhi, bóng tu hn ca quá trình phân hy, không có s hin
din ca oxy t  ng không khí, s tn ti ca vi khun k khí chi  ,
chuyn hóa các hp cht dnh hydrocacbon. Các thành php cht
chng hòa tan s vn tn ti trong dung dch sau phân hy và là ngun phân bón
t mùn.
Quá trình phân hy k khí din chính:
- n thy phân.
- n hình thành axit.
- n lên men metan.
c thc hin bi 2 loi vi khun  vi khun axit hóa và vi
khun metan hóa. Chu trình chuyn cht thi hn ng phc
tp, v n có th chia thành 2 pha chính:
- Pha 1  pha axit: Bao gn thn to axit liên kt vi
t thi h chuyn hóa phn ln thành acetate.
- Pha II  n 3 tr 
4
và CO
2
c to thành.
Hai u tiên ca quá trình là nhân t t các hp cht hu
ch dài b b c sinh ra do hong ca vi khun
k khí, ch yt tc chính c


X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 19

To axit ( thy phân)
(1) Kh axit
(2) Sinh khí CH
4

Pha I Pha II
n tn kh n hình thành khí CH
4

(Thy phân)

1 2 3


Vi khun lên men Vi khun acetogenic Vi khun metan hóa
Hình 4. c ca quá trình to khí metan
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
a. n to axit (Thy phân)
n thy phân, các hp cht dng polymer (phân t ln) s b kh
thành các monome (phân t n). Sn phm ca quá trình bao gm:
- Cht béo axit béo
- Protein amino axit
- Hydratcacbon ng
Sn phm cn này s c các vi khun lên men chuyn hóa, hình thành
các sn phm 
- H, H
2
O, CO
2
, NH

4
, H
2
S
- Axit acetic CH
3
COOH
- u và các axit hu.
Pha I
Pha II
Protein
Cacbonhydrat
Cht béo

Axit acetic
Axit HC yu
u
Axit acetic
Biogas CH
4
và
CO
2

X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 20
b. n kh axit
c này vi khun acetogeic s chuyu và các axit hu thành
các sn phm sau:

- H, H
2
O, CO
2.

- Axit acetic CH
3
COOH.
c. n to CH
4

Trong c th 3  c cui cùng ca quá trình chuyc hình
thành  c 1 và 2 s chuyn hóa thành CH
4
và CO
2
nh hong ca vi khun metan.
Trong quá trình phân hy s xut hin các bt khí H
2
S nh t phn nh
trong thành phn khí biogas. Khí H
2
n thy phân khi các VSV
b gãy amino axit methionine thit yn metan hóa, H
2
p tc
c sinh ra do các nhóm VSV kh sunfat khác nhau s dng axit béo (c bit là acetat),
protein làm ngut cho quá trình phân hy.
C n trên càng có s lên kt thì quá trình phân hy, lên men cht h
trong hm  din ra càng nhanh.

X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 21
Nguyên liu thô
Quá trình chuyn hóa
Sn phm cui cùng
Sinh khi (cht thi hu 

1. Biogas
CH
4
(50-60% )
CO
2
(30-40%)
N
H
H
2
S
2. Cht h
xenlulo cha
lignin = ngun
cacbon

Hình 5.  ca quá trình phân hy k khí
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
Trong suu tiên ca quá trình phân hy, mng ln khí CO
2
c sinh
ra và giá tr pH s gim xung khong 6,2 (pH<6,2 là mt yu t bt li vi hong
ca VSV). Sau thi gian khong 10 ngày, pH bnh, giá tr t khong 7,0
 8,0. Nhi ca quá trình thi 15
0
C s hn ch kh nh biogas. Nói chung,
nhi ng biogas sinh ra càng nhiu, gic th
ht.
Bng 7. m ca quá trình chuyn hóa sinh hóa

c
Nhi
pH
ng
Th oxy hóa kh
Thy phân
Nhit  càng cao,
chuyn hóa càng
nhanh, <55
0
C
~ 6

-
Pha axit hóa
4- 6
K khí nghiêm
-
X 
nguyên liu
Quá trình lên men
1. 1. To axit (t cht
béo, xululo,
protein.
2. 2. Kh axit ( to ra
CH
3
COOH, H,
CO
2

)
3. 3. To khí CH
4,
H,
CO
2

4.
5.
6.
Thu nhit
X lý cht thi rn bng công ngh Biogas GVHD: Trn Minh Trí

Trang 22
c
Nhi
pH
ng
Th oxy hóa kh
Pha acetat hóa
t trung
bình (
mesophilic):~
35
0
t
( thermophilic): ):~
55
0
C

6,8  7,5
ngt
Min  330 mV
Metan hóa
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
Các phn ng sinh hc din ra trong các pha lên men k khí  trên là mt chui
phc tp, t hp ch to thành sn phm cui cùng là biogas, s có
các sn phm trung gian
ng tng quát c
C
n
H
a
O
b
+ ( n - a/4  b/2) H
2
O (n/2  a/8 + b/4)CO
2
+ ( n/2 + a/8  b/4 )CH
4

Bng 8. Các phn ng din ra trong quá trình phân hy k ng vi các lot
khác nhau
t
Phn ng
Cacbonhydrat

C
6

H
12
O
6
+ H
2
O 3CH
4
+ 3

CO
2

50% : 50%
Lipit,
vd: axit palmitic
2C
6
H
32
O
2
+ 14H
2
O 23CH
4
+ 9

CO
2

72 % : 28%
Protein
2C
13
H
25
O
7
N
3
S + 12H
2
O 13CH
4
+ 13

CO
2
+ 6NH
3
+ 2H
2
S
38% : 38% : 18% : 6%
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
Gi s u có kh y sinh hn phn
t chuyn hóa thành t n  lý thuy xác
ng biogas sinh ra ci.
Nhing ta ra ca phn ng tren khong 1,5Mj/kg nguyên ling
vt là C

6
H
12
O
5
ng nhit ta ra khong 250Kj/mol C
6
H
12
O
5
ng nhit
  nâng nhi ct u vào.