SẢN XUẤT KHÍ SINH HỌC (BIOGAS)

1
   A Â O
   A Â O


Nhóm_Moitruong
Nhóm_Moitruong
Bài gi ng ả
Bài gi ng ả
2
DANH SÁCH
NHÓM_MOITRUONG
NGÔ THÚY AN
VÕ ĐAN THANH
DƯƠNG MAI LINH
PHAN PHƯỚC TOÀN
NGUYỄN THỊ THÚY HẰNG
BÙI THỊ MAI PHỤNG (nhóm trưởng)
  


Gây thiệt hại kinh tế:
–
Nưc nghèo
–
Và nưc sử dụng năng
lượng ngoại nhập
Tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế
Khủng hoảng năng lượng
(những năm 70 của thế kỉ XX)
4

GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH
HỌC BIOGAS

Biogas, một sản phẩm của quá trình phân hủy yếm
khí các chất hữu cơ

Là một nguồn năng lượng để thay thế

Biogas được sử dụng:








5
GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH
HỌC BIOGAS
Nguyên liệu cho quá trình sản xuất biogas:





 !"#$%

&'%


($
6
GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH
HỌC BIOGAS
Thành phần của biogas như sau:

)**+,-
.
/0112314

,!#56576*+,8
9
/0:12.14

!5*+
9
/0;2:4

-<6!5*+-
9
/0;2=4

-<6!5*>?6*+-
9
/0;2=4
7
GiỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ KHÍ SINH
HỌC BIOGAS
Nhiệt trị:


,-
.
0@A;;;B>C
:


50B5$.1;;23;;;B>C
:

+DEFG54,-
.
C#5/


8
Mục đích, lợi ích và giới hạn của
công nghệ sản xuất khí sinh học

•
Tạo nên nguồn năng lượng tại chỗ
•
Cố định các chất thải
•
Biến đổi các chất hữu cơ phức tạp thành các chất vô cơ
thích hợp cho cây trồng hấp thu
•
Vô hiệu hóa các mầm bệnh


9

Mục đích, lợi ích và giới hạn của
công nghệ sản xuất khí sinh học

•
Vốn đầu tư cao
•
Việc vận hành và bảo quản tương đối phức tạp
•
Việc vô hiệu hóa các mầm bệnh trong điều kiện yếm
khí thường đạt hiệu quả không cao.


10
Ưu, khuyết điểm của công nghệ khí
sinh học
Ưu đi'm

Sản xuất ra CH
4
và chất thải
để sử dụng

Tiêu diệt phần ln các hạt cỏ
dại và các mầm bệnh

Xử lý phân người và gia súc

Bảo vệ được các nguồn năng
lượng hiếm của địa phương
(củi, dầu…).

Nhược đi'm

Có khả năng cháy nổ

Vốn đầu tư cao

Đòi hỏi vận hành và bảo quản
tốt

Tạo thể tích chất thải ln hơn
ban đầu

Nưc thải của hầm ủ vẫn còn
khả năng gây ô nhiễm nguồn
nưc


11
Ưu, khuyết điểm của công nghệ khí
sinh học
Ưu đi'm

Chất thải

Không có mùi hôi

Không còn hấp dẫn chuột
và ruồi

Làm phân bón và cải tạo

đất
Nhược đi'm

Vài hóa chất trong chất thải
có thể làm cản trở quá trình
phân hủy

Lọc CO
2
và H
2
S để dùng
chạy động cơ đốt trong.
12


So sánh kỹ thuật ủ phân compost và
kỹ thuật lên men yếm khí biogas
Điều kiện hoạt đ-ng Ủ phân compost Công nghệ biogas
Nguyên liệu ủ
(để đạt C/N và ẩm độ
thích hợp)
Phân người/phân gia
súc + thực vật
Phân người/phân gia
súc + nưc + thực vật
Nhiệt độ 50 – 70
0
C Môi trường
Thời gian vận hành

cho 1 mẻ
6 – 8 tuần (kể luôn giai
đoạn thành thục và
khoáng hóa)
4 – 8 tuần


13
So sánh kỹ thuật ủ phân compost và
kỹ thuật lên men yếm khí biogas
Điều kiện hoạt đ-ng Ủ phân compost Công nghệ biogas
Diện tích cần thiết Ln - Ln đối vi các loại
hầm xây nổi,
- Thấp đối vi các loại
hầm xây chìm
Cách vận hành Từ đơn giản đến phức
tạp
Phức tạp


14
So sánh chất lượng sản phẩm chất thải ủ
phân compost và chất thải hầm ủ biogas
Sản phẩm Phân ủ compost Chất thải hầm ủ
Trọng lượng riêng Giảm xuống do nưc
bị bốc hơi
Tăng lên do việc sản
sinh thêm sinh khối
Hàm lượng nưc 40 – 50% 88 - 92%
Khả năng tiêu diệt

mầm bệnh
Cao Trung bình
Hàm lượng mùn hữu
cơ
Nhiều Ít hơn phân ủ compost


15
Sản phẩm Phân ủ compost Chất thải hầm ủ
Vận chuyển Dễ dàng (vì ở dạng
rắn)
Cần phải làm khô
Yêu cầu xử lý tiếp Không cần Cần phải làm khô
Dự trữ Dễ dàng, ít mất đạm Khó hơn, có khả năng
mất đạm
So sánh chất lượng sản phẩm chất thải ủ
phân compost và chất thải hầm ủ biogas
  
Cách sử dụng chất thải hữu cơ trước đây
Hình 4.1: Tác động của quá trình lên men yếm khí đến việc sử dụng
chất thải hữu cơ (trưc đây)
Phân gia súc
Sử dụng trực
tiếp làm phân
bón
Sử dụng làm
chất đốt
Nhiệt
Các chế
phẩm từ cây

trồng
Bùn vùi vào đất để trả
lại chất dinh dưỡng
cho đất và cải tạo đất
  
Cách sử dụng chất thải hữu cơ khi có công nghệ biogas
Hình 4.2: Tác động của quá trình lên men yếm khí đến việc sử dụng
chất thải hữu cơ (khi có công nghệ biogas)
Phân gia súc,
phân người
Đạm và các chất
dinh dưỡng khác
Hầm ủ
biogas
Chất
thải của
hầm ủ
Nhiên
liệu
Chạy động cơ
Nhiệt và thắp
sáng
Phát điện
Chế phẩm từ cây
trồng, chất thải sinh
hoạt
Cải tạo đất
18

Các phản ứng sinh hóa của quá trình
lên men yếm khí

Rất phức tạp

Người ta thường đơn giản hóa theo phương trình sau:

  !
Hình 4.3: Ba giai đoạn của quá trình lên men yếm khí
(Mc. Carty, 1981)
"#$%&
'
()*+, 
+, /%&
0
-
1
24%
52%
76%
20%

Chất hữu cơ
cao phân tử

Chất
hữu cơ


2

-


Axit axetic
4
,-


4%
28
%

72%
"#$%&
'
()*+, 
+, /%&
0
-
1
"#$%&
'
()*+, 
+, /%&
0
  02
Hình 4.4: Quá trình sinh học của sự phân hủy CHC trong điều kiện yếm khí
(Brown và Taga,1985 trích bởi Chongrak, 1989)
Quá trình khử hydro của nhóm
aceton

H
2
, CO
2

Acetat
Acetogenic
bacteria
Vi khuẩn tạo axit
Sinh Methane từ
phản ứng khử
CH
4
+CO
2
CH
4
+CO
2
Khử gốc Carboxyl
của Acetat
Nhóm VK sử dụng H
2

VK Acetolastic
Thủy phân và lên men
Chất thải hữu cơ
Carbohydrates, proteins, fats
Axit hữu cơ, rượu và các hợp chất
trung tính khác

Hydro hóa nhóm aceton
21
Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến quá
trình lên men yếm khí

Nhiệt đ-

pH và đ- kiềm

Đ- mặn

Chất dinh dưỡng

Khối lượng nguyên liệu nạp

Các chất khoáng trong nguyên liệu nạp

Khuấy tr-n
22
Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến quá
trình lên men yếm khí

Ảnh hưởng của nhiệt đ-

Nhiệt độ và sự biến đổi của nhiệt độ trong ngày
và các mùa ảnh hưởng đến tốc độ sinh khí.

Biên độ nhiệt được chú ý đến trong quá trình sản
xuất biogas:


25 – 40
0
C: thích hợp cho các VSV ưa ấm

50 – 65
0
C: thích hợp cho các VSV ưa nhiệt
23
Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến quá
trình lên men yếm khí

Ảnh hưởng của nhiệt đ-
Hình 4.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ
(Price and Cheremisinoff, 1981 được trích dẫn bởi Chongrak, 1989)
24
Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến quá
trình lên men yếm khí

Ảnh hưởng của nhiệt đ-

Ở các nưc vùng ôn đi:

Nhiệt độ môi trường thấp  tốc độ sinh khí chậm

Khi nhiệt độ dưi 10
0
C, thể tích khí sản xuất được
giảm mạnh.

Để cải thiện tốc độ sinh khí:


Dùng biogas để đun nóng nguyên liệu nạp,
hoặc đun nưc nóng để trao đổi nhiệt qua ống
hình xoắn ốc lắp đặt sẵn trong lòng hầm ủ.
25
Các nhân tố môi trường ảnh hưởng đến quá
trình lên men yếm khí

Ảnh hưởng của nhiệt đ-

Ngoài ra, còn dùng các tấm nhựa trong để bao
hầm ủ lại

hoặc là thiết kế cho phần trên hầm ủ chứa nưc
và lượng nưc này được đun nóng lên bằng bức
xạ mặt trời

hoặc tạo lp cách nhiệt vi môi trường bằng
cách phủ phân compost hoặc lá cây lên hầm ủ.