NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TINH CHẾ BIOGAS ĐỂ NÂNG CAO KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
TRƯỜNG ĐHQG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
…o0o…
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI:
“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TINH CHẾ
BIOGAS ĐỂ NÂNG CAO KHẢ NĂNG ỨNG
DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP”
GVGD: PGS.TS. LÊ CHÍ HIỆP
HVTH: Lê Thị Trúc Phương

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2011
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 1
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
PHẦN I: MỞ ĐẦU
Tình trạng năng lượng ngày càng khan hiếm trên thế giới, đặc biệt là các loại năng
lượng hoá thạch như dầu khí và than đá, trữ lượng dầu ước tính sẽ cạn kiệt vào năm 2050.
Tương tự các mỏ than cũng đang được khai thác tối đa tăng theo nhu cầu năng lượng của các
nước trên thế giới đặc biệt là Trung Quốc và Ấn Độ. Trung Quốc hiện tại là một nước tiêu
thụ dầu mỏ đứng thứ hai thế giới chỉ sau Hoa Kỳ. Trước tình trạng trên từ hơn 20 năm qua,
nhiều nhà khoa học trên thế giới đã bắt đầu truy tìm loại năng lượng khác mà nhất là các loại
năng lượng tác lập, mà gần gũi với chúng ta nhất, đó là năng lượng có được từ rác hữu cơ
của gia đình và phân chuồng của gia súc như , trâu, bò, ngựa, heo… Một trong những nguồn
năng lượng thay thế năng lượng hoá thạch và củi đốt đã được áp dụng ở vùng nông thôn và
đem lại hiệu quả cao đó là mô hình hầm khí Biogas hộ gia đình. Ý tưởng thu hồi khí mêtan
từ quá trình phân huỷ kị khí đã được tiến hành ở Ấn Độ năm 1930. Khoảng 20 chục năm gần
đây, việc nghiên cứu thí nghiệm dùng phân gia súc để sản xuất khí sinh vật được tiến hành
mạnh mẽ ở các nước đang phát triển, đặc biệt là Ấn Độ và một số nước Châu Á.
Lợi điểm trong việc sản xuất khí sinh học là: giải quyết được một số vấn đề năng lượng
cho địa phương và ngay cả trên bình diện quốc gia, chính quyền trung ương có thể quân bình

được cán cân phân phối và quân bình năng lượng, giảm thiểu được ngoại tệ do nhập cảng
xăng dầu. Do đó hai lĩnh vực môi trường và kinh tế gặt hái được nhiều phúc lợi xã hội nhất.
Biogas được coi là một trong những nguồn năng lượng tái sinh rẻ nhất ở vùng nông thôn
tại các nước phát triển. Sản xuất biogas không những tiết kiệm được củi mà còn thu lợi
nhuận cho những hệ thống nông trại được hòa nhập bằng cách biến đổi phân chuồng thành
phân bón được cải tiến cho vụ mùa hoặc hồ nuôi cá và tưới cây. Những thuận lợi khác của
phân hủy sinh học bao gồm làm bớt mùi phân chuồng, loại bỏ khói khi nấu và làm giảm bớt
mầm bệïnh và do đó cải tiến vệ sinh ở nông thôn.
Về lợi ích môi trường, khí mêtan sinh học là một loại năng lượng sạch nhất tính đến ngày
hôm nay. Nếu mêtan không được thu hồi từ các bãi rác, các đầm phế thải v.v… sẽ là một
nguồn ô nhiễm ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính nhiều nhất. Nếu dùng mêtan thay thế các
loại nhiên liệu hoá thạch có được nhiều lợi điểm vì phóng thích các loại khí thải ít hơn khi sử
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 2
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
dụng. Và một lợi ích không nhỏ cho môi trường đó là hệ thống sinh khí sẽ giải toả được diện
tích phế thải và tạo thêm nguồn thu nhập mới cho nông dân.
Thành phần chủ yếu của khí sinh học (KSH) là CO
2
và CH
4
. Khí mêtan có thể cháy được
nên khí sinh học là chất khí cháy được. Hàm lượng mêtan trong hỗn hợp khí dao động từ 50-
75%. Phần khí còn lại chủ yếu là CO
2
, thường dao động từ 25-50%. Ngoài ra hỗn hợp khí
còn chứa dấu vết các khí H
2
S (0-3%), H
2
, N

2
, O
2
, hơi nuớc, (khoảng 1%) v.v…
Trong các thành phần trên, H
2
S dù chỉ chiếm một tỉ lệ rất nhỏ, nhưng là khí có hại nhất.
Khi sử dụng để nấu bếp H
2
S gây ăn mòn các ống dẫn, bếp nấu và làm cho Biogas có mùi hôi
khó chịu, H2S khi cháy tạo thành SO
2
cũng là một khí độc hại đối với sức khoẻ con người.
Khi sử dụng cho động cơ H2S gây ăn mòn các chi tiết của đường ống nạp thải và buồng
cháy, làm giảm tuổi thọ của động cơ. Khí CO
2
tuy không ăn mòn như H
2
S nhưng sự hiện
diện của nó với hàm lượng lớn làm giảm nhiệt trị của nhiên liệu, thành phần hơi nước cũng
tương tự như CO
2
.
Chính vì những lý do trên mà ta cần phải loại bỏ các khí độc H
2
S và CO
2
… để tăng hiệu
quả sử dụng khí biogas. Từ đó chúng tôi đã nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu công nghệ tinh
chế Biogas để nâng cao khả năng ứng dụng trong công nghiệp”.

HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 3
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
PHẦN II: TỔNG QUAN
I. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC.
1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.
Việc nghiên cứu và ứng dụng Biogas đã xuất hiện từ lâu. Phát triển mạnh nhất là ở
các nước: Trung Quốc,Ấn Độ, Thuỵ Điển, Đức, Đan Mạch…
a) Ở Trung Quốc
Trong suốt thời gian đã qua, gần đây, Trung Quốc đã có nhiều bài học. Sau 1975
những khẩu hiệu như là “biogas cho mọi hộ gia đình” đã đưa đến 1.6 triệu thiết bị phân hủy
được xây dựng hàng năm, chủ yếu là những thiết bị phân hủy kiểu mái vòm bằng bêtông, giá
rẻ nhưng chất lượng thấp. Đến năm 1982, hơn 7 triệu thiết bị phân hủy được lắp đặt ở Trung
Quốc. Năm 1980, hơn 50% thiết bị đó không sử dụng được. Kết quả năm 1979, hoạt động
của các thiết bị làm chậm lại ít hơn 1/3 của năm trước. Theo báo cáo của Marchaim (1992)
có khoảng 5 triệu gia đình với quy mô xí nghiệp hoạt động ở Trung Quốc năm 1992. Một số
đã được thiết kế lại để tránh hiện tượng rò rỉ. Theo số liệu thu được thì chỉ khoảng 3 triệu
thiết bị phân hủy được vận hành vào năm 1991. Do thiếu nguồn nhân lực được huấn luyện
tốt để xây dựng và sửa chữa chúng, những yếu kém này đưa đến hậu quả của những thiết bị
phân hủy bằng bêtông. Gần đây, người ta quan tâm đến việc kết hợp số lượng với chất lượng
của các xí nghiệp và việc làm cho kĩ thuật công nghệ phù hợp với những điều kiện địa
phương. Trước khi những thiết bị phân hủy được giới thiệu thì đầu tiên phải nghiên cứu vế
điện kiện khí hậu phải tốt như những điều kiện xã hội và văn hóa.
Chính phủ Trung Quốc đã đầu tư mạnh vào tốc độ phát triển biogas và thỉnh thoảng trợ
cấp tiền từ chính quyền địa phương và phường xã lên đến 75%. Trong những năm gần đây,
số lượng nhà máy được xây dựng hàng năm đột ngột giảm do tiền trợ cấp của chính phủ
giảm với sự chuyển hợp lí từ nhiên liệu biogas đến than đá. Hạn chế lớn nhất của chương
trình biogas là giá cả của những thiết bị phân hủy. Bài học từ sự phổ biến biogas chỉ thành
công khi lợi nhuận trực tiếp đến những người nông dân được rõ ràng.
Hiện nay, ở Trung Quốc có khoảng 5 triệu công trình cỡ gia đình và trên 2000 công
trình cỡ lớn, cung cấp khí cho trên 25 triệu người sử dụng, mỗi

HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 4
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
năm sản xuất khoảng 1 tỷ mét khối khí, tương đương 1,9 triệu tấn than đá. Ở Trung
Quốc, tổng sản lượng Biogas của cả nước là 2.000 triệu m
3
/năm. Biogas chủ yếu được sử
dụng vào mục đích đun nấu, thắp sáng hay chạy các động cơ phát điện. Cho đến năm 1979,
Trung Quốc đã có 301 trạm phát điện nhỏ sử dụng Biogas.
b) Ở Ấn Độ
Khí mêtan (CH
4
) được phát hiện đầu tiên trong khí bùn (marsh gas) vào nửa cuối thế
kỷ 18. Nguồn gốc phát sinh của nó được tiếp tục nghiên cứu ở thế kỷ 19. Đó là sản phẩm
phân rã kị khí các vật liệu hữu cơ giàu cacbon trong các đầm lầy, ao hồ, cống rãnh… và ở
những nơi chứa chất rác rưởi, phế thải của thành phố. Đầu tiên Biogas xuất phát từ việc xây
dựng một xưởng chế tạo khí mêtan bằng quá trình phân rã kị khí vật liệu hữu cơ xuất hiện
vào năm 1900 tại Bom Bay (Ấn Độ). Từ năm 1930 trở đi, bắt đầu cuộc khảo sát toàn diện về
quá trình phân rã ki khí vật liệu hữu cơ nhằm mục đích thăm dò khả năng khai thác và sử
dụng khí mêtan.
Khoảng 20 năm gần đây, việc nghiên cứu thí nghiệm dùng phân gia súc để sản xuất khí
sinh vật được tiến hành mạnh mẽ ở các nước đang phát triển, đặc biệt là Ấn Độ và một số
nước châu Á. Năm 1974, ở Ấn Độ đã thử nghiệm sản xuất thành công khí sinh vật trên quy
mô lớn và đã tiến hành thiết kế hàng loạt lò sinh khí thích hợp cho các hộ nông dân, một số
khá lớn dân thành phố Bom Bay được cung cấp năng lượng khí đốt CH4. Ở Ấn Độ, chương
trình năng lượng và nước sạch nông thôn đã được triển khai vào những năm 90 của thế kỷ
trước.
Theo Khandelwal (1990), Ấn Độ đã có nhiều kinh nghiệm đáng kể trong lĩnh vực
phát triển những công nghệ biogas đơn giản và dễ vận hành để phù hợp với những điều kiện
khí hậu khác nhau và những thành phần kinh tế xã hội sử dụng. Chúng ta cũng chú ý đến
nhiều loại mô hình bổ sung về quản lý khác nhau của chương trình mở rộng biogas khá lớn

đã phát triển và cố gắng để thành công. Shiha (1994) đã kết luận rằng một sáng kiến chính
quyền tập trung từ trên xuống được đưa ra để xúc tiến kế hoạch phác thảo và sự can thiệp
của năng lượng vào nông thôn, do có một vài quan điểm về nông thôn Ấn Độ để biến đổi
nguồn sinh thái đã giảm giá trị.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 5
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Ở nhiều khía cạnh, tình trạng giống Trung Quốc thường xảy ra ở Ấn Độ, nơi mà chính
sách bổ sung thiết bị phân hủy biogas nhanh chóng vượt qua khả năng nghiên cứu và phát
triển những tổ chức để đưa ra những kế hoạch chắc chắn và để đánh giá một cách lạc quan
về hiệu suất thiết bị. Kết quả là những thiết bị phân hủy ra đời sớm hơn ở trong nước thí rất
mắc tiền mà lại không có hiệu quả. Tình trạng này được khắc phục một chút trong những
năm gần đây. Theo Kristoferson và Bokhalders ( 1991), những kế hoạch phát thảo và phát
triển mới không được kết hợp chặt chẽ mau chóng, và yêu cầu cải tiến sự phối hợp và thông
tin phản hồi nếu đạt được sự phát triển. Hiệu suất thấp của những thiết bị phân hủy biogas ra
đời sớm hơn cũng có thể là do bảo trì dự phòng kém. Tình trạng này vẫn được phổ biến rộng
rãi và dẫn đến tốc độ hư hỏng tương đối cao. Theo Marchaim (1992), những vấn đề được
phân loại thành (a) lỗi thiết kế; (b) lỗi xây dựng; (c) khó khăn về tài chính; (d) vấn đề vận
hành do nhập liệu không đúng hay bảo trì kém; (e) những vần đề tổ chức phát sinh từ sự
khác nhau của các phương pháp và thiếu sự phối hợp.
Sản xuất biogas được khuyến khích bởi những chiến dịch quảng cáo phổ biến và các
xí nghiệp xây dựng biogas được trợ cấp bởi chính quyền trung ương và địa phương .Thiết bị
phân hủy được thiết kế có vỏ ngoài di động được giới thiệu bởi All-Indian CoodianteBiogas
Program là một hệ thống phổ biến nhất hiện nay được sử dụng ở Trung Quốc. Mặc dù có số
lượng thiết bị được lắp đặt lớn thứ 2 trên thế giới ,nhưng chương trình biogas chủ yếu tập
trung trên những hệ thống mắc tiền có khả năng lắp đặt bởi những người giàu có hơn những
vùng nông thôn .Theo Bhalla và Reddy (1994), Ấn Độ đặt tầm quan trọng trên sự tồn tại của
những nông dân hoạt động với quy mô nhỏ cao hơn việc bảo đảm năng suất và sự phát triển
của họ trong môi trường cạnh tranh từ đầu đến cuối hợp đồng bảo hành thiết bị kể cả những
chương trình biogas .Tiền trợ cấp được đưa đến cho những chương trình biogas thì cản trở
công nghệ ,và tạo ra những ngành công nghệ yếu ớt và không có hiệu quả.

Hàng năm có khoảng 200.000 hộ gia đình Ấn Độ chuyển từ năng lượng sử dụng củi
đốt sang sử dụng biogas. Cho đến nay Ấn Độ đã có đến hơn 200.000 trạm Biogas. Tại Ấn
Độ, hiện có khoảng trên một triệu công trình đang hoạt động, sản xuất ra một lượng khí gần
bằng của Trung Quốc. Cả hai nước đều đầu tư nhiều cho việc nghiên cứu ứng dụng công
nghệ KSH toàn diện và thu được kết quả tốt đẹp trong các mặt sử dụng khí (để đun nấu, thắp
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 6
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
sáng, chạy máy nổ, ấp trứng, sưởi ấm gà con, bảo quản hoa quả và ngũ cốc …) và sử dụng
bã thải (làm phân bón, làm thức ăn bổ sung để nuôi cá, nuôi giun, làm chất dinh dưỡng để
trồng nấm …)
c) Ở Nhật Bản
Ở Nhật Bản, công nghệ xử lý và chế biến biomass tuy đã trong giai đoạn thử
nghiệm nhưng các nhà khoa học đã có thể sử dụng khí mêtan từ nguồn Biogas để vận hành
xe buýt, xe cơ giới nông nghiệp …
d) Ở những nước đang phát triển:
Hầu hết tình trạng giống nhau ở các nước phát triển, chẳng hạn như Philippin, Thái
Lan, Nepan, Brazil… ví dụ: ở Nepan, Polkarel (1994) cho rằng sự lắp đặt của hơn 3000 nhà
máy biogas, kế hoạch chiến lược và hoạt động của sự tiến hành chương trình biogas càng
phổ biến hơn và trở thành mô hình phát triển có tính phổ thông công nghệ ở Nepan. Chính
phủ đã cung cấp trên 700Rs cho việc xây dựng 1 nhà máy ở vùng đất thấp và 10000Rs ở
vùng đồi (khoảng 30 – 70% giá tiền công trình ). Theo báo cáo của Cosolidated Management
Services Nepal, mặc dù biogas được biết đến ở Nepan cách đây khoảng 2 thập kỷ, nhưng
hiện nay cơ sở hạ tầng dường như quá yếu đến nỗi mà vẫn còn sự phụ thuộc vào viện trợ của
nước ngoài về những thiết bị biogas cần thiết. Với tiền trợ cấp khoảng hơn 50% giá trị của 1
xí nghiệp gia đình, nhiều nông dân cần xí nghiệp biogas đã hứng thú với số tiền trợ cấp sẵn
có hơn là tính hữu dụng của biogas. Những công ty tư nhân mới thành lập đang tìm việc cho
việc kinh doanh của họ một khoảng lợi nhuận kha khá và 1 phần đáng kể của tiến trợ cấp
chính phủ được lấy đi bỡi những công ty này như 1 khoảng lợi nhuận. Không có khoảng lợi
tức thu được từ tiền đầu tư thay đổi từ 6 đến 12 năm ở Nepan.
Ellis và Hanson (1989) đã kết luận rằng biogas ở Philippin thông thường hay tồn tại ở

mỗi người sử dụng, và thực tế cho thấy rằng việc họ được trợ cấp cao đã làm cho họ cảm
thấy quan tâm. Những chính sách dựa trên tiền trợ cấp không thể xác nhận được trong một
thời gian dài. Ở những nước đang phát triển, những chính sách này chỉ có thể duy trì trong
những giai đoạn ngắn. Khái niệm” Sự thuận lợi tương đối” được đẩy mạnh để sử dụng nguồn
tài nguyên của chúng ta tốt hơn.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 7
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Ở nhiều nước dang phát triển, những thay đổi thường xuyên của những chính sách
của chính phủ trong lãi suất và tiền trợ cấp cũng phủ nhận những ảnh hưởng trong sự phổ
biến biogas. Những thay đổi này làm thất vọng những người đầu tư trong giai đoạn lâu dài
phát triển biogas. Những người nông dân tiến bộ thích có biogas cũng trở nên nghi ngờ về
những đầu tư lâu dài của họ.
2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam, công nghệ khí sinh học được ứng dụng thử nghiệm từ những năm 60. Tới
nay trong toàn quốc đã có khoảng 2000 công trình được xây dựng, tập trung nhất ở thành
phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Hậu Giang, Hà Nội, Hà Bắc, Lai Châu … Kết quả ứng dụng
cho thấy với những gia đình chăn nuôi nhiều, nguồn phân dồi dào, công trình KSH không
những giải quyết vấn đề xử lý phân để đảm bảo vệ sinh mà còn cung cấp khí để thỏa mãn
các nhu cầu đun nấu, thắp sáng. Riêng tiền tiết kiệm chất đốt cũng đủ thu hồi vốn đầu tư
trong khoảng 2 -3 năm. Để phân huỷ KSH còn thay thế bể xí tự hoại để xử lý phân bắc.
Nếu Việt Nam biết tận dụng và khai triển nguồn năng lượng sinh khí Biogas thì Việt
Nam sẽ không còn lệ thuộc nhiều vào nguồn năng lượng hoá thạch như dầu hỏa và than đá
như hiện nay trong khi nhu cầu ngày càng tăng theo đà phát triển quốc gia.
Năm 2006, khi dự án “Chương trình KSH xử lý chất thải cho ngành chăn nuôi” của Việt
Nam- Hà Lan được triển khai trên địa bàn tỉnh Yên Bái với quy mô chăn nuôi 2 con lợn nái
và gần 40 con lợn thịt trong 2 năm tiết kiệm được gần 9 triệu đồng tiền mua than, củi (than,
củi, gas, điện tương đương 4-5 triệu đồng phục vụ 7 người trong gia đình/năm).
Được biết hãng TOYOTA của Nhật sẽ tài trợ cho nhóm nghiên cứu chế tạo 1000 bộ phụ
kiện chuyển đổi động cơ sử dụng nguyên liệu diesel sang sử dụng Biogas để cung cấp cho bà
con nhân dân các vùng nông thôn Việt Nam. Và hãng TOYOTA đã triển khai ứng dụng trên

diện rộng, áp dụng cho tất cả các trang trại và hộ gia đình có nhu cầu tại Việt Nam . Bộ
GD&ĐT đã đề nghị đưa kết quả nghiên cứu của đề tài này vào chương trình khoa học công
nghệ ASEAN để triển khai áp dụng ở các nước trong khu vực. Hiện nay, ĐH Đà Nẵng đang
hợp tác nghiên cứu với ĐH Osaka Prefacture Nhật Bản để sử dụng biogas chạy động cơ ôtô
và xe gắn máy.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 8
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Cho đến nay, Biogas vẫn chỉ được sử dụng vào mục đích đun nấu là chủ yếu. Các công trình
nghiên cứu để ứng dụng Biogas vào các mục đích khác như sản xuất điện năng, thắp sáng,
cấp nước vẫn còn bỏ ngỏ. Có thể nói đây là các mục đích sử dụng Biogas hiệu quả hơn đối
với nước ta khi mà chúng ta vẫn còn thiếu điện, đặc biệt là ở các khu vực vùng sâu, vùng xa.
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
1. Khí sinh vật và bản chất của nó.
1.1, Khí sinh vật:
Khí sinh vật hay khí bùn ( biogas,Marsh gas ) là sản phẩm bay hơi được quá trình lên
men kỵ khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp. Thành phần chủ yếu của khí sinh vật là
mêtan nên nó là một loại khí cháy được. Tùy thuộc vào nguyên liệu được phân hủy, thời gian
phân hủy và nhiệt độ môi trường hàm lượng khí mêtan giao động tong khoảng 60%-70%.
Nếu vi sinh vật hoạt đậng kém khí mêtan có thể giảm xuống còn 40%-50%. Phần khí còn lại
chủ yếu là CO
2
giao động trong khoảng 35%-40%. Ngoài ra, trong hỗn hợp khí còn chứa các
khí khác với hàm lượng nhỏ như H
2
S, H
2
, O
2
, N
2

…
Đặc tính của biogas.
Nhiệt trị: Khí sinh học cháy cho ngọn lửa màu xanh lơ và không khói. Nhiệt trị của
khí sinh học phụ thuộc vào hàm lượng CH
4
và có thể tính theo công thức:
Q = 8570*CH
4
/100 ( Kcal/m
3
)
Trong đó CH
4
là hàm lượng mêtan tính theo phần trăm với thành phần thông thường
có 50 – 70% mêtan. KSH có nhiệt trị nằm trong giới hạn 4300 – 6000Kcal/m3. Thông
thường người ta thấy hàm lượng CH
4
là 60%, khi đó KSH có nhiệt trị là 5124 kcal/m
3
.
KSH nhẹ hơn không khí. Tỷ trọng so với không khí là 0.94 (CH
4
= 60%)
Bếp KSH của gia đình thường tiêu thụ khoảng 200 lkhí/h đạt hiệu suất 50 – 60%.
Thành phần khí sinh vật(%)
Loại khí
Nước sản xuất
Mỹ
Đức Ấn độ
CH

4
54-70 53,8-62,0 35-70
CO
2
45-27 44,7-37,0 55-28
N
2
5,30 1,0 1,0
H
2
1-10 0,3 1-10
CO 0,10 0,1 0,1
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 9
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
O
2
0,10 0,1 0,1
H
2
S vết vết vết
Khi cháy, khí sinh vật cho ngọn lửa màu xanh ( ngoài ánh nắng không rõ màu ),
không sinh khói làm đen dụng cụ khi đun nấu. 1m
3
khí sinh vật cháy làm sản sinh một nhiệt
lượng giao động trong khoảng 5200-5900 kcal phụ thuộc vào lượng CH
4
chứa trong hỗn
hợp. Trong khi lượng khí mêtan thu được lại phụ thuộc vào chất lượng của nguyên liệu. Do
đó không lấy gì làm lạ khi thấy giá trị nhiệt lượng của hỗn hợp khí thu được từ các nguồn
nguyên liệu khác nhau dao động tương đối lớn.

Sự phụ thuộc của chất lượng kh1 sinh vật v ào chất lượng nguyên liệu
STT Nguồn nguyên liệu Hàm lượng khí mêtan trong hổn hợp khí sinh vật
1 Phân bò 65
2 Phân gia cầm 60
3 Xác rau, cỏ 60-70
4 Cỏ voi 60
5 Phân gà + Giấy vụn 60
6 Bùn cống thành phố 68
7 Phân heo 65-70

Ảnh: Đàn heo và chuồng trại ở các hộ gia đình Việt Nam
Khí sinh vật được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sinh hoạt và đời sống, trong
một ngành công nghiệp nhẹ, đặc biệt là trong công nghiệp chế biến nông sản. Nhu cầu tiêu
thụ cũng khác nhau đối với mỗi mục tiêu sử dụng.
Nhu cầu khí sinh vật cho các mục tiêu
Mục tiêu sử dụng Nhu cầu khí
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 10
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Nấu ăn
Thắp sáng
Đun nước uống
Chạy động cơ máy nổ
Chạy máy lạnh
Chạy máy ấp trứng
0,28-0,42 m
3
/người/ngày
0,11-0,13 m
3
/đèn 100w/giờ

0,11 m
3
/lít
0,6-0,7 m
3
/kw giờ
1,2-0,7 m
3
thể tích được làm lạnh
0,5-0,7 m
3
/giờ/ m
3
buồng áp.
Nếu chỉ sử dụng để thắp sáng và nấu ăn thì không cần làm sạch khí trước khi sử dụng.
Nhưng để sử dụng cho chạy máy nổ hoặc động cơ thì nhất thiết phải xử lý để loại bỏ các tạp
khí dễ làm hỏng máy. Chính vì thế, muốn nâng cao chất lượng khí biogas để có thể phục vụ
cho nhiều mục dích sử dụng ta phải tinh chế khí trước khi sử dụng.

Biogas dùng nấu ăn Biogas dùng chạy máy phát điện
1.2, Xử lý khí trước khi dùng:
Ngoài mêtan, khí sinh vật còn chứa các tạp khí như:
CO
2
,H
2
S và cả hơi nước. Khi các tạp khí này có tỉ lệ cao có thể gây nên những biến cố không
lường trước được: hơi nước ngưng tụ có thể làm tắc ống dẫn khí, khí CO2 ảnh hưởng đến sự
đốt trong của động cơ, khí H
2

S gặp nước có thể biến thành axit dễ dàng làm hỏng máy. Vì
vậy nhất thiết phải xử lý trước khi dùng.
- Loại bỏ nước ngưng tụ: khi thoát khỏi buồng thu khí và tiếp xúc với bề mặt của ống
dẫn, hơi nước rất dễ bị ngưng tụ. Sự tích luỹ quá nhiều sẽ ngăn cản, thậm chí có thể làm tắt
nghẽn đường ống. Do đó cần lắp thêm đường ống thoát nước.
- Loại bỏ hoặc giảm bớt khí CO
2
trong hỗn hợp khí sinh vật có nhiệt lượng càng cao
khi lượng chứa mêtan trong đó càng lớn và lượng chứa khí CO
2
càng nhỏ. Mặc dầu khí sinh
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 11
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
vật với tỉ lệ CH
4
/CO
2
là 50/50 vẫn còn cháy được, song CO
2
nhiều sẽ ảnh hưởng đến sự đốt
trong của động cơ. Để loại bỏ bớt CO
2
người ta thường cho hỗn hợp khí chạy qua dung dịch
nước vôi.
- Loại bỏ khí H
2
S. khi gặp nước khí này có thể dễ dàng biến thành acid sunfuric hoặc
acid sunfurơ. Hai acid này ăn mòn kim loại và do đó dễ làm hỏng máy. Để loại bỏ chúng,
người ta thường cho hỗn hợp khí chạy qua chất hấp phụ bề mặt hoặc qua ôxit sắt và bột sắt.
Ôxit sắt có thể tái sinh bằng cách để ra ngoài không khí.

- Cung cấp khí ở áp suất ổn định. Áp suất khí sẽ không đổi khi tốc độ sinh khí và tốc độ sử
dụng cân bằng nhau.
1. 3 Giới thiệu về CH
4
và quá trình lên men kỵ khí.
a) Giới thiệu về CH
4
:
Mê tan, với công thức hóa học là CH
4
, là một hydrocacbon nằm trong dãy đồng đẳng,
ankan. Ở điều kiện tiêu chuẩn, mêtan là chất khí không màu, không vị. Nó hóa lỏng ở
-162
0
C, hóa rắn ở -183
0
C và rất dễ cháy. Một mét khối mêtan ở áp suất thường có khối
lượng 717g.
Mêtan nguyên chất không mùi, nhưng khi được dùng trong công nghiệp, nó thường
được trộn với một lượng nhỏ các hợp chất chứa lưu huỳnh có mùi mạnh như etyl mecaptan
để dễ phát hiện trong trường hợp bị rò rỉ.
Mêtan là thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ, khí bùn ao, đầm lầy. nhiều ứng
dụng, chủ yếu dùng làm nguyên liệu. Đốt cháy một mol mêtan có mặt oxy sinh ra 1 mol CO
2
và 2 mol H
2
O.
CH
4
+ O

2
= CO
2
+ H
2
O.
Mêtan là một khí gây hiệu ứng nhà kính, trung bình cứ 100 năm mỗi kg mêtan làm ấm
Trái Đất gấp 23lần 1kg CO
2
.
Ảnh hưởng đến sức khỏe: Mêtan hòan tòan không độc. Nguy hiểm đối với sức khỏe là nó
có thể gây bỏng nhiệt. Nó dễ cháy và có thể tác dụng với không khí tạo ra sản phẩm dễ cháy
nổ. Mêtan rất hoạt động đối với các chất oxy hóa, halogen và một vài hợp chất của halogen.
Mêtan là một chất gây ngạt và ngạt hơi có thể xảy ra nếu mật độ oxy hạ xuống dưới 18%.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 12
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Bề ngoài Khí trong suốt, lửa màu xanh da trời
Tỷ trọng và pha 0,717 kg/m
3
, gas
Điểm nóng chảy - 182,5
0
C (90,6K) ở 1atm
- 25
0
C (298K) at 1,5 GPa
Điểm sôi - 161,6
0
C (111,55K)
Điểm bắt lửa - 188

0
K
Mô hình cấu tạo và đặc tính của CH
4
 Ứng dụng:
- Nhiên liệu: Mê tan là một nhiên liệu quan trọng. So với than đá, đốt cháy mêtan sinh
ra ít CO
2
trên mỗi đơn vị giải phóng. Ở nhiều nơi mêtan được dẫn tới từng nhà nhằm mục
đích sưởi ấm và nấu ăn. Nó thường được biết tới với cái tên khí thiên nhiên.
- Trong công nghiêp: Mêtan thường đựơc dùng trong nhiều phản ứng hóa công nghiệp
và có thể được chuyên chở dưới dạng khí hóa lỏng. Trong hóa công nghiệp, mêtan là nguyên
liệu sản xuất hydro, methanol, axit axetic và anhydrit axetic.
Mêtan trong khí quyển Trái Đất: Là một khí gây hiệu ứng nhà kính. Mật độ của nó đã
tăng khoảng 150% từ năm 1750 và đến năm 1998, mật độ trung bình của nó trên bề mặt trái
đất là 1745 ppb. Mật độ ở bán cầu Bắc cao hơn vì ở đó có nhiều nguồn mêtan hơn (cả thiên
nhiên lẫn nhân tao). Mật độ của mêtan thay đổi theo mùa, thấp nhất vào cuối mùa hè.
b) Quá trình lên men kỵ khí
Lên men kỵ khí sinh khí mêtan là quá trình vi sinh vật học với sự tham gia của các
chủng loại vi sinh vật kỵ khí, chúng thực hiện các phản ứng hóa sinh học để phân hủy, biến
đổi các chất hữu cơ phức tạp thành khí mêtan ( CH
4
).
Các giai đoạn của quá trình lên men kỵ khí sinh mêtan:
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 13
Vi sinh vật
CH
4
+CO
2

TIỂU LUẬN MƠN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3
Các giai đoạn lên men kỵ khí như sau:
-Giai đoạn I:
Dưới tác dụng của các men hydrolaza do vi sinh vật tiết ra các chất hữu cơ phức tạp
như chất béo, các hydrat cacbon ( chủ yếu là xenluloza và tinh bột), protein bị phân huỷ và
biến thành các hợp chất hữu cơ đơn giản dễ tan trong nước như đường đơn, peptit, glyxerin,
axit béo, axit amin, … ( các chất tan ). Có thể nói giai đoạn 1 là q trình hồ tan của các
chất hữu cơ phức tạp trong nước dưới tác dụng của các men do vi khuẩn tiết ra.
- Giai đoạn II.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 14
Phân huỷ chất béo
Vi sinh vật
C
a
ù
c

c
h
a
á
t

t
a
n
Phân huỷ xenluloza
Vi sinh vật
Phân huỷ protein

C
h
a
á
t

b
e
ù
o
H
y
d
r
a
t

c
a
c
b
o
n
P
r
o
t
e
i
n

Vi khuẩn
Sinh acid
C
a
ù
c

a
c
i
d

h
ư
õ
u

c
ơ
Vi khuẩn
Sinh acid
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Dưới tác dụng của vi khuẩn sinh axit các chất tan nói trên sẽ biến thành các axit hữu
cơ có phân tử lượng nhỏ hơn ( axit axetic, axit propionic, axit putyric,… )các aldehuyt acol
và một ít khí cacbonic, hydto, amoniac, nitơ,…
Nhờ các phản ứng thuỷ phân và các phản ứng oxy hoá khử xảy ra một cách nhanh
chóng và đồng bộ nên các quá trình xảy ra ở giai đoạn trên thực sự chỉ là sự sắp xếp lại các
phân tử không có oxy tham gia, do đó nhu cầu oxy sinh học gần như bằng không.
Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình. Dưới tác động của vi khuẩn,

các axit hữu cơ và các hợp chất khác axit nên độ pH của môi trường có thể giảm mạnh.
- Giai đoạn III.chuyển thành khí mêtan. CO
2
, O
2
, N
2
, H
2
S,… ( vi sinh vật tham gia vào
quá trình này là Metanobacterium thermoaceticum, Methanosarcina barkeri … ). Sự tạo
thành mêtan xảy ra theo hai phản ứng sau:
CH
3
COOH => CH
4
+ CO
2
CO
2
+ 4H
2
=> CH
4
+ 2H
2
O
Các axit hữu cơ có phân tử lượng cao sẽ biến thành khí mêtan theo phản ứng:
R – COOH
→

A
R
1
COOH
→
B
CH
3
COOH
→
C
CH
4
+ CO
2
(Trong đó A,B,C là các vi sinh vật khác nhau)
Ta có sơ đồ tóm tắt quá trình lên men kỵ khí như sau:
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 15
Chaát höõu
cô
Axit höõu cô
H
2
CH
4
CO
2
H
2
S

ACID
ACETIC
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
c) Động học của quá trình lên men:
+ Phương trình biểu diễn tốc độ phát triển của visinh vật:
KdX
dt
ds
Y
dt
ds
d
−






=
Trong đó:
X : Hàm lượng của vi khuẩn đơn vị ( mg/l).
Y : Hệ số sản lượng tế bào( mg tế bào/mg COD cơ chất )
Sd : Nồng độ cơ chất chung quanh vi khuẩn
+ Tốc độ tiêu thụ cơ chất được xác định bỡi phương trình :Ġ
Trong đó: Ks là hệ số tốc độ ½ (mg/l) còn gọi là hệ số MiChoclis mêtan.
Khi : Ks = Sd: Tốc độ phát triển riêng của vi khuẩn bằng ½ tốc độ cực đại.
K= Hệ số tốc độ sử dụng cơ chất cực đại ( mg COD cơ chất/mg vi khuẩn/ ngày)
Bảng : Các phản ứng sinh metan và vi khuẩn:
Tên vi sinh vật Phản ứng

1.Methanobacterium sochogeni:
- Methanococus mazei
- Methanosarcina barkeli
- Methanosarcina methanica
CH
3
COOH ->CH
4
+ CO
2
2.Methanobacterium propionicum:
- Methanosarcina methanica
- Methanobacterium suboxydacs
CH
3
CH
2
COOH+2 H
2
O -> 7CH
4
+ 5CO
2
2CH
3
(CH
2
)
2
COOH+2H

2
O+CO
2
-> CH
4
+4CH
3
COOH
3. methanobacterium omelianskii 2CH
3
CH
2
OH ->3CH
4
+ CO
2
2CH
3
CH
2
OH+CO
2
->CH
4
+ 2CH
3
COOH
4. methanobacterium suboxydans CH3C0CH3 + H
2
0 -> 2CH

4
+ CO
2
1.4, Sơ đồ cấu tạo hệ thống lên men khí mêtan:
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 16
2
3
4
Tuúi Biogas (nilon)
Van an toan
Tuùi trữ gas
Khí (20% - 30% Vt)
Phaàn chöùa nước thải (70% -
80% Vt)
Đường dẫn ga
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Các bể lên men sinh mêtan cần có những bộ phận sau:
- Bể lên men phân hủy nguyên liệu
- Buồng thu khí
- Ngăn xử lý và ống dẫn nguyên liệu vào bể
- Ngăn đựng ống tháo nguyên liệu khi đã sử dụng
- Van, ống dẫn khí, bếp, đèn sử dụng bằng khí.

Ảnh: các túi ủ biogas
1.5, Nguyên lý làm việc của hầm sinh khí:
Nước và phân được đưa vào bộ phận nạp liệu, ở đây nó được hòa trộn cho đều rồi pha
loãng với chất khô vá nước tạo thành hỗn hợp nguyên liệu rồi đưa vào bộ phận phân hủy
thông qua ống dẫn liệu vào. Trong bộ phận phân hủy, do hoạt động của các vi sinh vật lên
men kỵ khí các chất hữu cơ tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí sinh vật. Các hợp chất hữu cơ
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 17

TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
còn lại trong chất liệu nhão là một thứ phân có chất lượng rất cao. Khí mêtan được sinh ra tụ
lại trong một bộ phận chứa khí, từ đó được dẫn tới nơi tiêu thụ với các mục đích khác nhau.

1. 6, Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự phân hủy kỵ khí:
Quá trình chuyển đổi kỵ khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố: pH của môi trường, nhiệt độ
bao quanh, tỉ lệ C/N của nguyên liệu, pha loãng nguyên liệu thời gian cầm giữ, đặc tính
nguyên liệu, tốc độ bổ sung nghiên liệu…
a - Ảnh hưởng của pH:
PH tối ưu cho quá trình phân hủy kỵ khí là 6,5 – 7,5. trong điều kiện này sự sinh
trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh mêtan đạt giá trị cực đại, pH nhỏ hơn 6,4 có nghĩa là
axit nhẹ được tạo nên vượt khả năng sử dụng của vi khuẩn sinh mêtan, nếu pH tiếp tục giảm
sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển của loại vi khuẩn này. Nguyên nhân
thừa axit có thể do:
- Tốc độ bổ sung nguyên liệu mới quá nhanh.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 18
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
- Nhiệt độ bao quanh dao động mạnh.
- Độc tố được tích lũy ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn sinh mêtan.
- Bề mặt lên men bị một lớp váng quá dày bao phủ.
Có thể điều chỉnh pH thích hợp bằng cách giảm tốc độ bổ sung nguyên liệu, tìm
cách ổn định nhiệt độ bao quanh môi trường hoặc thêm NH4, vôi, phá tan lớp váng,…
b - Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Nhiệt độ tốt nhất cho lên men tạo khí sinh vật là 35
0
C thấp hơn nhiệt độ tối ưu này,
mức độ sinh khí giảm tới gần 10
0
C. Tren 35
0

C các loại vi khuẩn đa nhiệt sẽ hoạt động mạnh
hơn và tốc độ sinh khí sẽ tăng thời gian cầm giữ sẽ giảm và do đó tổng số khí tạo được trên
một đơn vị nguyên liệu giảm. Vì vậy ở những vùng lạnh cần đảm bảo cách nhiệt tốt để giữ
ấm cho thiết bị. Người ta đã xác định được mức sản xuất khí của một tấn phân ở các điều
kiện nhiệt độ khác nhau như sau:
Bảng : Mức sản xuất khí của 1 tấn phân:
Nhiệt độ
(
0
C)
Sản lượng khí
(m
3
/ngày)
Thời gian phân hủy kéo dài
( tháng)
15 0.150 12
20 0.300 06
25 0.600 03
30 1.000 02
35 2.000 01
c -Tỉ lệ cacbon và nitơ (C/N) của nguyên liệu:
Các chất hữu cơ gồm các nguyên tố hóa học chủ yếu là cacbon( C ), Hydro (H), Oxi
(O), Nitơ (N), Phốtpho (P), Lưu huỳnh (S). Tỉ lệ C/N có trong thành phần nguyên liệu là một
chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng phân hủy của nó. Tỉ lệ C/N của nguyên liệu là một
chỉ tiêu quan trọng để đánh giá khả năng phân hủy của nó. Tỉ lệ C/N của nguyên liệu bằng
30 là tối ưu. Tỉ lệ C/N quá cao thì quá trình phân hủy xảy ra chậm. Ngược lai, nếu tỉ lệ này
quá thấp sẽ làm cho quá trình phân hủy bị ngừng trệ vì tích lũy nhiếu amoniăc là một độc tố
đối với vi khuẩn khi nồng độ cao.
Tuy nhiên cần phải lưu ý mấy điểm sau đây:

- N là lượng đạm tổng số. C là lượng cacbon tổng số không kể C của lignin
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 19
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
- Tỷ lệ C/N đo bằng phân tích hóa học trong phòng thí nghiệm đôi khi không đúng
với thực tế.
- Hàm lượng C và N trong mỗi loại nguyên liệu dao động rất mạnh tùy thuộc vào
nguốn gốc, thời gian sinh trưởng của thực vật và động vật.
d – Ảnh hưởng của tỷ lệ pha loãng:
Hàm lượng chất khô là tỉ lệ giữa trọng lượng chất khô và tổng trọng lượng của
nguyên liệu. Quá trình phân hủy khí mêtan xảy ra thuận lợi nhất khi môi trường có hàm
lượng chất khô thích hợp. Tỷ lệ pha loãng ảnh hưởng mạnh tới tốc độ sinh khí và loại bỏ
nguyên liệu đã sử dụng ra khỏi bể tiêu hóa. Đối với các loại phân hàm lượng chất khô tối ưu
là 7-9%, đối với bèo tây tỉ lệ này là 4-5%, rơm rạ 5-8%.
Đã có một số thí nghiệm dùng nồng độ chất khô 20%. Ưu điểm của việc sử dụng
nồng độ này là tiết kiệm được 50% thể tích bể tiêu hóa, song nhược điểm lớn nhất là dễ bị
thừa axit và do đó làm giảm khả năng tạo khí. Trong một số trường hợp lượng chất tan dễ
tiêu trong đó quá cao sẽ dễ sinh độc tố hủy diệt vi khuẩn sinh mêtan.
Nói chung lượng nước đưa vào bể để hòa tan phân thường theo một tỷ lệ nước/phân
dao động từ 1/1 đến 1/5. Tỷ lệ pha loãng 1/1 đối với phân bò và ½ đối với phân lợn đang
được phổ biến nhất.
e - Thời gian lưu:
Thời gian lưu là thời gian nguyên liệu nằm trong bể phân hủy của thiết bị khí sinh
học. Trong thời gian này nguyên liệu bi phân hủy kỵ khí sinh ra khí sinh học. Đối với chế độ
nạp từng mẻ thời gian lưu là thời gian từ lúc nạp tới lúc lấy nguyên liệu ra. Đối với chế độ
nạp liên tục , nguyên liệu được đẩy dần tới lối ra vì bị nguyên liệu mới bổ sung chiếm chỗ.
Thời gian lưu là thời gian từ lúc nguyên liệu được nạp vào cho tới lúc bị đẩy ra khỏi bể phân
hủy và thường được tính bằng tỉ số giữa thể tích phân hủy và thể tích nguyên liệu nạp bổ
sung hằng ngày. Đối với nguyên liệu thực vật, thời gian lưu thường được chọn là 100 ngày.
Trong thực tế thì thời gian lưu nằm trong khoảng 30-60 ngày và phụ thuộc vào loại nguyên
liệu nhập vào.

Thời gian lưu trong hệ lên men ở Ấn Độ là 50 ngày trong khi ở trang trại Maia
Philippin chỉ có 23 ngày do việc sử dụng bùn cũ làm nguyên liệu phối hợp. Kinh nghiệm ở
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 20
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Ấn Độ cho rằng thời gian cầm giữ của các hệ lên men hiện có ở Ấn Độ có thể giảm xuống
còn 30 ngày. Thí nghiệm lên men sản phẩm khí sinh vật ở Philippin với nguyên liệu pha
loãng theo tỷ lệ ¼ đã giảm thời gian cầm giữ xuống còn 21 ngày…
f - Các độc tố:
Các chất độc ngay cả ở nồng độ thấp cũng làm chậm tốc độ chuyển hóa của quá trình
phân hủy. Vi khuẩn Methanogenic rất nhạy cảm đối với các chất độc. Chất dinh dưỡng cần
thiết cũng có thể trở thành chất độc đối với vi khuẩn nếu nồng độ của nó quá lớn. VD: khi
nồng độ Nitơ quá cao có thể sinh ra amoniac là chất độc đối với vi khuẩn lên men mêtan.
Trong thực tế cần tránh các chất độc hóa học ( thuốc trừ sâu, thuốc sát trùng, ), chất kháng
sinh, nước xà phòng, thuốc nhuộm, dầu nhờn xâm nhập vào bể khí sinh vật.
g - Đặc tính của nguyên liệu:
Tốc độ lên men phụ thuộc vào nguyên nhiệu. Nguyên liệu chứa lignin thường khó
phân huỷ nên không có lợi cho lên men. Việc băm nhỏ nguyên liệu là cần thiết song chưa có
được những dẫn liệu đầy đủ về cách xử lý nào cho tốt nhất.
h - Tốc độ bổ sung nguyên liệu vào bể:
Quy tắc quan trọng đối với việc vận hành bể tiêu hoá là phải duy trì được điều kiện
vận hành ổn định. Càng bổ sung nguyên liệu vào bể đều đặn bao nhiêu thì bể càng được nuôi
dưỡng tốt bấy nhiêu và sản lượng khí thu được càng cao.
i - Sự có mặt của không khí:
Một điều không thể thiếu được là bể phải kín tuyệt đối và không có không khí ở bên
trong, vì vi khuẩn sinh mêtan mẫn cảm cao với oxy. Do hoạt động lâu, trong bể có thể tích
luỹ các ion NH
4
, Ca, K, Zn, SO
4
, … Ở nồng độ qhá cao này các ion có thể ảnh hưởng đến

sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh mêtan.
2. Tổng quan về H2S và CO2:
2.1 Tổng quan về H2S.
Cấu tạo phân tử
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 21
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
+Khí không màu, mùi trứng thối
+Nặng hơn không khí(d=34/29)
+Tan trong nước tạo dd axitsunfuhidric
- Hidro sunfua có trong:
+ Một số nước suối
+ Khí núi lửa
- Thoát ra từ chất protein bị thối rửa
- Trong công nghiệp:không sản xuất hidro sunfua.
- Trong phòng thí nghiệm:
FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S↑
H
2
S là lọai khí chủ yếu sinh ra trong quá trình luyện cốc từ than đá, quá trình lọc dầu,
quá trình sản xuất khí công nghiệp. Đihydro H
2
S còn được sinh ra trong quá trình lên men kị
khí hay trong thành phần khí biogas.
Phân tử H
2
S có cấu tạo gần giống như phân tử H
2
O. H
2
S là khí không có màu nhưng có

mùi thối khó chịu. Chỉ 0,1% khí H
2
S ở trong không khí đã gây nhiễm độc nặng. Khi hít phải
khí H
2
S có nồng độ cao hơn, có thể bị ngất hoặc bị chết vì tắt thở
H
2
S có tính axit vì thể gây ăn mòn kim loại, động cơ, mùi trứng thối gây ảnh hưởng
đến sức khỏe con người,… vì thế chúng ta cấn xử lý H
2
S trước khi đưa vào sử dụng khí
biogas. Trên thực tế có nhiều phương pháp xử lý như, xử lý bằng than hoạt tính,…nhưng ta
chọn cách xử lý bằng dung dịch sữa vôi vì nó là nguyên liệu dễ kiếm, rẽ tiền và phù hợp với
bà con ở nông thôn.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 22
H
2
S
S
H H
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Trong thiên nhiên có H
2
S là do chất hữu cơ, rau cỏ thối rửa, nhất là những nơi nước
cạn. Nó còn sinh ra ở vết nứt của núi lửa, ở các cốngg rãnh và các hầm lò khai thác than.
Những triệu chứng thường thấy ở công nhân trong trại chăn nuôi heo.(Donham &
Gustafson, 1982; trích dẫn bỡi Bourne,1991.
Triệu chứng Tỷ lệ quan sát (%)
Ho 67

Đàm 56
Đau họng 54
Chảy mũi 45
Đau mắt 39
Nhức đầu 37
Tức ngực 36
Thở ngắn 30
Thở khò khè 27
Đau nhức cơ xương 25
Trước nhược điểm đó, chúng ta cần phải xử lý H2S trước khi đưa vào sử dụng khí
diogas. Trên thực tế có nhiều phương pháp xử lý như hấp phụ bằng than hoạt tính, hấp phụ
bằng phoi sắt, hấp thụ bằng sũa vôi, … nhưng ta chọn cách xử lý bằng sũa vôi vì lí do
nguyên liệu này dễ tìm thấy giá rẻ, … thích hợp với người dân nông thôn.
2.2. Tổng quan về CO
2
:
Phân tử khí CO
2
CO
2
là một khí không màu, không mùi, vị hơi chua và nặng gấp rưỡi không khí.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 23
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
Một lít nước hòa tan gần 1l khí CO
2
ở điều kiện thường. Khi hòa tan trong nước nó
truyền cho nước vị chua nhẹ bởi một công dụng rất phổ biến của CO
2
là nén vào các đồ dùng
uống như nước hoa quả, coca cola, nước khoáng, bia…

- Khí CO
2
không duy trì sự sống và sự cháy. Lợi dụng tính chất này người ta dùng CO
2
để dập tắt đám cháy và nén khí CO
2
vào những chất lỏng dễ bắt lửa để bảo quản chúng. Khí
nén người ta được tuyết CO
2
(còn gọi nước đá khô) dùng làm chất làm lạnh gấp đôi nước đá
thường và khác ở chỗ khi bay hơi không để lại gì cả.
- Trong công nghiệp, CO
2
là nguyên liệu đầu để sản xuất sođa, một nguyên liệu không
thể thay thế được trong công nghiệp thủy tinh và nguyên liệu trung gian để sản xuất urê.
- CO
2
không ảnh hưởng nhiều đến con người nhưng trong sản xuất CO
2
làm giảm hiệu
suất sản xuất nên ta cũng phải tinh chế trước khi đưa vào sử dụng.
3. Tổng quan về nguyên liệu:
3.1. Tổng quan về CaO:
Vôi sống (CaO) được sử dụng trong nhiều quy trình làm sạch hóa học và được sản
xuất bằng cách nung nóng đá vôi. Trộn với các chất khác chẳng hạn đất sét và thạch cao khi
bị nung nóng ở nhiệt độ cao, CaO tạo ra một phần quan trọng của xi măng Portland là cờ
lanh ke (clinker).
Khi nước thấm qua đá vôi hoặc các loại muối cacbonat, nó hòa tan một phần của đá
(do sự hiện diện của khí CO
2

) và sinh ra các loại hình nhũ đá cũng như hình thành nên nước
cứng.
CaO là một oxit bazơ có màu trắng. Khi nấu chảy trong lò điện rồi để nguội, chúng ở
dạng tinh thể.
Năng lượng mạng tinh thể;
Kj/mol t
o
nóng chảy
(
o
C) T
sôi
(
o
C)
3476 2570 3600
Ngoài ra canxi oxit hút ẩm mạnh khi ở trong không khí và có khả năng hấp thụ khí
CO
2
:
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 24
TIỂU LUẬN MÔN QUẢN LÝ BỀN VỮNG CÁC NGUỒN NĂNG LƯỢNG
CaO + CO
2
= CaCO
3
Cao là oxít bazơ đặc trưng nên có thể tan trong dung dịch axít tạo thành muối. Ở nhiệt
độ cao CaO có thể bị kiềm, nhôm, silic khử đến kim loại. Vôi sống (CaO) tương tác với nước
tạo nên hiđroxit Ca(OH)
2

và đuợc gọi là vôi tôi.Vôi tôi ít tan trong nước, 1l nước ở 20
o
C hòa
tan 1,07g Ca(OH)
2
và độ ttan của nó giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên. Khi hòa tan vôi vào
nuớc, nuớc trong thu được là dung dịch Ca(OH)
2
, gọi là nước vôi. Nếu tăng lượng vôi lên và
khuấy kỹ sẽ được một huyền phù màu trắng trông giống như sữa, gọi là sữa vôi.Để yên sữa
vôi một thời gian Ca(OH)
2
kết tủa xuống thành khối nhão. Khối nhão này mới có tính chất
kết dính. Trộn khối nhão đó với cát theo tỉ lệ 1 phần Cao trên 3 hoặc 4 phần cát vào một
lượng nước đủ để tạo thành khối nhão gọi là vữa vôi.Người ta dùng vữa vôi để kết dính các
viên gạch, viên đá với nhau xây nên những công trình khác nhau.Quá trình đông cứng đó,
chủ yếu xảy ra chủ yếu nhờ tương tác giữa vôi và khí cacbonic trong khí quyển.
Ca(OH)
2
+ CO
2
= CaCO
3
+ H
2
O
Ngoài ra, cũng có tương tác một ít giữa cát và một oxit axit với vôi là một bazơ tạo
nên canxi silicat.
Kim lọai kiềm thổ và CaO nói riêng là sản phẩm tạo thànhh do nhiệt phân muối
nitrat, cacbonat hoặc hyđroxit của nó.

1000
o
C
CaCO
3
= CaO + CO
2
.
3.2. Tổng quan về Ca(OH)
2
.
Độ hòa tan trong nước 0,185g/cm
3
Phân tử gam 74,093g/mol
Điểm nóng chảy 580
0
C
Điểm sôi Không có
pK
b
-2,37
Hydroxyt canxi à một hợp chất hóa học với công thức hóa học Ca(OH)
2
. Nó là một
chất dạng tinh thể không màu hay bột màu trắng và thu được khi cho oxít canxi (vôi sống)
tác dụng với nước tạo thành vôi tôi.Nó cũng có thể kết tủa xuống khi trộn dung dịch chứa
clorua canxi với dung dịch chứa hydroxyt natri. Tên gọi dân gian của hydroxit canxi là vôi
tôi hay đơn giản chỉ là vôi.
HVTH: Lê Thị Trúc Phương - 201010024 25