Thiết kế xây dựng hẩm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10000 con lợn

Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

MỤC LỤC

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

1


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của phân heo có trọng lượng từ 70-100kg……..…...2
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm………………………….3
Bảng 1.3 Thành phần hóa học nước tiểu heo có trọng lượng 70-100kg…………...4
Bảng 1.4 Tính chất nước thải chăn nuôi heo………………………………………..7
Bảng 2.1 Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến năm 2006………………….…….8
Bảng 2.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm………………………….……8
Bảng 2.3 Thành phần của khí sinh học…………………………………………….13
Bảng 2.4. Thời gian lưu đối với chất thải động vật theo Tiêu chuẩn ngành…...
…..19
Bảng 2.5. Tóm tắt điều kiện tối ưu cho quá trình lên men tạo KSH……..……..…
19
Bảng 4.1 Khối lượng chất thải của động vật……………………………...………..36
Bảng 4.2 Thông số của nhóm thiết bị tương ứng với 3 cỡ vòm……….….………36
Bảng 4.3 Hiệu suất sinh khí của các nguyên liệu thường gặp………………..……37
Bảng 4.4 Thời gian lưu theo nhiệt độ………………………………………...……38
Bảng 4.5 Tỷ lệ pha loãng đối với chất thải động vật………………………...……38
Bảng 4.6. Giá trị các chỉ tiêu bể phân giải…………………………….…………..39
Bảng 4.7. Cấp phôi vữa với xi măng mác PCB 30…………………………...…….41
Bảng 4.8. Độ sâu (m) cho phép đào thành hố thằng đứng…………...……………..43

Bảng 4.9. Độ nghiêng nhỏ nhất cho phép của thành hố…………………...………
44
Bảng 5.1 Những hiện tượng trục trặc trong khi vận hành,
nguyên nhân và cách khắc phục…………………………………...…….57
Bảng 5.2 Những sự cố trong hệ thống, nguyên nhân và cách khắc phục……...…..58

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

2


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm về số đầu con………..………....9
Hình 2.1 Mục đích sử dụng nước thải trong quá trình chăn nuôi lợn
theo điều tra tại một số huyện thuộc TP.HCM…………………..………12
Hình 2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với sản lượng khí…………………...….…..17
Hình 2.4 Quan hệ giữa hàm lượng chất khô và sản lượng khí……………….….…18
Hình 3.1 Bản vẽ chi tiết hầm Biogas nắp nổi ở Ấn Độ………….............................21
Hình 3.2 Bản vẽ chi tiết hầm Biogas nắp nổi và hình ảnh thực tế ở Nepal…….
….21
Hình 3.3 Bản vẽ chi tiết hầm biogas và hình ảnh thực tế ở Nepal……………...….22
Hình 3.4 Bản vẽ chi tiết hầm biogas và hình ảnh thực tế ở Việt Nam….………….22
Hình 3.5 Hầm biogas sinh khí vòm cố định…………………………….……….....23
Hình 3.6 Bản vẽ chi tiết hầm ủ biogas ở Trung Quốc……………………………..25
Hình 3.7 Hình ảnh thực tế của hầm ủ biogas ở Trung Quốc……….………………26
Hình 4.8 Hình ảnh thực tế túi ủ biogas ở Colombia………….…………………....27
Hình 3.9 Hầm biogas KT31………………………………...……………………...28
Hình 3.10 Hai trạng thái giới hạn của thiết bị……………...………………………29

Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ xử lý chất thải cho 10.000 con lợn……………………31
Hình 4.2 Quy trình sinh khí CH4……………………...……………………………32
Hình 4.3

a Phôi sắt trước khi bị oxy hóa…………...……….……………………34
b Phôi sắt sau khi bị oxy hóa………………...…..……………………..34

Hình 4.4 Hầm ủ Biogas KT31……………………………..……………………...34
Hình 4.5 Lấy dấu bể phân giải……………………………………………………..42
Hình 4.6 Đào đất……………………………………….……..……………………43
Hình 4.7 Lát gạch hoặc đổ bê tông đáy………………...…………………….…….45
Hình 4.8 Định tâm và bán kính khi xây thành hình trụ……………………...……..46
Hình 4.9 Bàn xoa bằng đế dép……………………………………………………..48
Hình 4.10 Ống nối từ ống chính vào bếp, đèn…………….…………….…………50

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

3


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

Hình 4.11 Các chi tiết nối ống……………………………………………………..51
Hình 4.12 Van bi…………………………………………………...………………51
Hình 4.13 Van xả nước đọng………………………………………...…………….52

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

4

Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Hiện nay, nhu cầu sử dụng năng lượng phục vụ cho công nghiệp và cho đời
sống ngày càng lớn mà các nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt. Vì vậy, việc
nghiên cứu và phát triển các nguồn năng lượng mới là đề tài được quan tâm ở Việt
Nam và cả thế giới. Trong đó, nguồn năng lượng được quan tâm đến đó là biogas
nhiên liệu, nó có ưu điểm thân thiện với môi trường. Biogas được hình thành từ quá
trình phân hủy kỵ khí hay lên men các chất hữu cơ trong điều kiện không có không
khí có khả năng tạo ra nguồn năng lượng khá lớn và giải quyết tốt vấn đề môi
trường.
Hiện nay, các trang trại chăn nuôi heo, bò ngày càng nhiều nên lượng biogas
có thể thu được từ các hầm biogass khá lớn. Phân huỷ kỵ khí chất thải nông nghiệp
đã được thực hiện nhiều năm, nó là một giải pháp xử lý chất thải, cải thiện phục hồi
dinh dưỡng cho đất, và là thế hệ năng lượng tiềm năng. Người nông dân có thể sử
dụng kết hợp nguồn năng lượng biogas với nguồn năng lượng truyền thống (điện,
than, xăng, dầu…) để đáp ứng đủ nhu cầu về năng lượng cho trang trại. Biogas bao
gồm chủ yếu là metan (CH4) và carbon dioxide (CO2), với lượng nhỏ hơi nước, khí
H2S, siloxanes và các tạp chất khác. Hiện nay, ở các nông trại, việc tận dụng khí
sinh học từ các hầm biogas là rất cần thiết phục vụ cho đời sống nông thôn.
2. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu

Việt Nam có số lượng trang trại chăn nuôi khá lớn, đây là nguồn tài nguyên có
giá trị cao khi triển khai và ứng dụng công nghệ thu hồi khí biogas. Nhiên liệu
biogas chủ yếu là CH4 có giá trị nhiệt trị cao, cháy sạch, cháy hoàn toàn phát thải
khí CO2, hạn chế ô nhiễm môi trường cũng như hiệu ứng nhà kính.

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

5


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

Như vậy mục tiêu chính đặt ra là phải tìm hiểu thiết kế thiết kế xây dựng hầm
ủ biogas cho trang trại chăn nuôi lợn và có giải pháp sao cho trước hết là giải quyết
được vấn đề ô nhiễm, thứ hai là có thể biến nguồn rác thải trong trang trại nuôi lợn
thành nguồn nguyên liệu có ích phục vụ con người trong sinh hoạt và sản xuất.
3. Phạm vi và thời gian nghiên cứu

Tìm hiểu về các hệ thống công nghệ khí sinh học đã và đang hoạt động trong
nước và hiện trạng chăn nuôi lợn trong nước. Thiết kế xây dựng hầm ủ biogas cho
trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn với tải trọng 30.000 kg/ngày.
Thời gian nghiên cứu: 2 tháng từ tháng 10 năm 2014 đến ngày 5 tháng 12 năm
2014.
4. Phương pháp thực hiện
− Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về chất thải rắn, quản lý và xử lý chất thải
−

rắn, về công nghệ lên men kỵ khí biogas, hầm ủ biogas.
Phương pháp thu thập và xử lý số liệu: số liệu về số lượng, thành phần, tính
chất phân heo, các giai đoạn của quá trình lên men kỵ khí, hiệu quả xử lý của

−
−

quá trình, các thông số kỹ thuật của hầm ủ biogas…
Tham khảo các tài liệu về chất thải rắn, hầm ủ biogas…
Nghiên cứu, phân tích, tổng hợp, so sánh kết quả đã có của Việt Nam và thế

−
−

giới cho một công trình tiêu biểu.
Xây dựng công nghệ dựa trên cơ sở và nguyên liệu sẵn có.
Tổng hợp, phân tích đưa ra điều kiện tối ưu cho công nghệ trên cơ sở công nghệ

và thiết bị đã chế tạo.
− Tính toán thiết kế mô hình.

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

6


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

1.1 Thành phần, tính chất của phân

Phân là sản phẩm thải loại sau quá trình tiêu hóa của gia súc, gia cầm. Là phần
thức ăn không được gia súc hấp thu để tạo sản phẩm mà bị bài tiết ra ngoài qua
đường tiêu hóa. Chính vì vậy, phân gia súc là sản phẩm dinh dưỡng tốt cho cây

trồng hay các loại sinh vật khác như cá, giun... Tuy nhiên do thành phần giàu hữu
cơ của phân, chúng rất dễ bị phân hủy thành các sản phẩm độc, những chất mà khi
phát tán vào môi trường, có thể gây ô nhiễm cho vật nuôi, cho con người và cho các
sinh vật khác. Thành phần hóa học của phân rất phong phú bao gồm:
-

Các chất hữu cơ: Phân có thành phần rất đa dạng như các hợp chất protein,
cacbonhydrat, chất béo và các sản phẩm trao đổi của chúng. Chúng có nguồn
gốc từ thức ăn, thông qua bộ máy tiêu hóa của gia súc được phân giải thành
các chất dinh dưỡng cần thiết cho gia súc, gia cầm; phần không được tiêu
hóa được gia súc bài tiết ra ngoài theo dạng phân. Trong đó, các chất xơ do
không được gia súc(trừ loài nhai lại) tiêu hóa hầu hết nên chúng bị thải ra
theo phân, chiếm tỷ trọng lớn trong phân gia súc và là thành phần bị vi sinh
vật phân giải nhanh nhất. Trong quá trình lưu trữ và sử dụng phân gia súc,
các thành phần hữu cơ khác như: sản phẩm trao đổi của gluxit dễ lên men
gồm các axit hữu cơ, các monosaccharide, các hợp chất chứa nitơ như
protein và các dẫn xuất của chúng, các chất béo, là các chất dinh dưỡng dễ bị
phân hủy thành các sản phẩm ở dạng lỏng hoặc khí, có hại cho sức khỏe con
người và môi trường.

-

Các chất vô cơ: thành phần vô cơ của phân bao gồm các chất khoáng đa
lượng chứa Ca, P... và các nguyên tố vi lượng hay các kim loại nặng như Cu,
Fe, Pb, Co, Mn, Mg. có trong khẩu phần thức ăn gia súc, do không được tiêu
hoá nên không được thải ra.

-

Nước: là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất trong phân. Chúng chiếm từ 65

- 80% trọng lượng tươi của phân.Chính do hàm lượng nước cao, trong điều

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

7


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

kiện có hàm lượng các chất hữu cơ cao, cho nên phân là môi trường tốt cho
vi sinh vật phát triển nhanh chóng và phân hủy các chất hữu cơ, tạo nên các
sản phẩm có thể gây độc cho môi trường.
-

Dư lương của thức ăn bổ sung cho gia súc gia cầm: chúng bao gồm
thuốc kích thích tăng trưởng các hormone hay dư lương kháng sinh.

-

Các men tiêu hóa của bản than gia súc: chủ yếu là các enzyme đường tiêu
hóa sau khi sử dụng bị mất hoạt tính và được thải ra ngoài...

-

Các mô và chất nhờn: tróc ra từ niêm mạc đường tiêu hào của vật nuôi.

-

Các thành phàn tay: từ môi trường thâm nhập vào thức ăn trong quá trình
nuôi dưỡng gia súc như đất, đá, cát, bụi.

-

Các yếu tố gây bênh sinh hoc: như các vi khuẩn hay ký sinh trùng bị
nhiễm trong dường tiêu hóa gia súc hay trong thức ăn.
Chế độ dinh dưỡng của vật nuôi thường tỷ lệ tiêu hóa thức ăn của vật nuôi

thấp nên một phần lớn chất dinh dưỡng trong thức ăn bị thải ra ngoài theo phân và
nước tiểu. Khi thay đổi thành phần khẩu phần, thành phần và tính chất của các chất
như khoáng, protein, carbonhydrat, các chất bổ sung chứa kích tố, kháng sinh các
enzyme.thay đổi dẫn tới nồng độ các thành phần này trong phân hay các sản phẩm
phân giải của phân cũng sẽ thay đổi. Đây chính là cơ sở để ngăn ngừa ô nhiễm từ
chăn nuôi thông qua việc điều chỉnh chế độ dinh dưỡng, tăng cường quá trình tích
lũy trong các sản phẩm chăn nuôi, giảm bài tiết qua phân.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học của phân heo có trọng lượng từ 70-100kg
Đặc tính
Vật chất khô
NH4 tổng
N tổng
Tro
Chất xơ
Cacbonate
Acid mạch ngắn
pH

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

Đơn vị
g/kg
g/kg

g/kg
g/kg
g/kg
g/kg
g/kg

Giá trị
213 - 342
0,66 – 0,76
7,99 – 9,32
32,5 – 93,3
151 – 261
0,23 – 0,41
3,83 – 4,47
6,47 – 6,59

8


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

Giai đoạn phát triển của gia súc gia cầm tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của
gia súc gia cầm mà nhu cầu dinh dưỡng và mức độ hấp thu thức ăn có sự khác nhau.
Gia súc càng lớn càng có hệ số tiêu hóa càng thấp và lượng thức ăn bị thải ra trong
phần càng lớn. Vì vậy mà thành phần và khối lượng của phân cũng khác nhau ở các
giai đoạn phát triển của gia súc, gia cầm. Ví dụ, trong thời kỳ tăng trưởng, nhu cầu
dinh dưỡng của vật nuôi lớn và khả năng đồng hóa thức ăn của con vật cao nên khối
lượng các chất bị thải ra ngoài ít và ngược lại, khi gia súc trưởng thành thì nhu cầu
dinh dưỡng giảm, khả năng đồng hóa thức ăn của con vật thấp nên chất thải sinh ra
nhiều hơn, đặc biệt là các gia súc sinh sản, gia súc lấy sữa hay lấy thịt.

Trong các hệ thống chuồng trại, phân gia súc, gia cầm nói chung thường tồn
tại ở cả dạng phân lỏng và rắn hay tương đối rắn. Chúng chứa các chất dinh dưỡng,
đặc biệt là các hợp chất hữu cơ giàu Nito và Photpho. Những chất này có thể trở
thành nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng và làm tăng độ màu mỡ của
đất. Vì vậy, trong thực tế thường dung phan để bón cho cây trồng, vừa giảm được
lượng chất thải phát tán trong môi trường, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo
nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (1997, 1998), hàm lượng Nito tổng trong phân
heo chiếm từ 7,99-9,32 g/kg phân. Đây là nguồn dinh dưỡng có giá trị, cây trồng dễ
hấp thụ và góp phần cải tạo đất nếu như phân gia súc được sử dụng hợp lý.
Bảng 1.2 Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm

Loại vật nuôi
Bò sữa
Bò thịt
Cừu
Gia cầm(gà)
Ngựa

Thành phần hóa học(% trọng lượng vật nuôi)
N tổng
P tổng
0,38
0,10
0,70
0,20
1,00
0,30
1,20
1,20
0,86

0,13
(Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng,1997)

Trong phân còn chứa nhiều loại vi khuẩn và ký sinh trùng kể cả có lợi và có
hại. Trong đó, các vi khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với các loại
điển hình như e.coli, Samonella, Shigella, Proteus.Kết quả phân tích của một số tác

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

9


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

giả cho thấy: đa phần các loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại từ trong khoảng 5 - 15 ngày
trong phân và đất. Đáng lưu ý nhất là vi rút gây bệnh viêm gam Rheovirus,
Adenovirus. Cũng theo số liệu của các nghiên cứu nay cho biết, trong 1kg phân có
thể chứa 2100-5000 trứng giun sán, chủ yếu là Ascarisium (chiếm 39-83%),
Oesophagostomum (chiếm 60-68,7%) và Trichocephalus (47-58,3%). Điều kiện
thuận lợi cho mỗi loại vi sinh vật tồn tại, phát triển và gây hại phụ thuộc vào nhiều
yếu tố: quá trình thu gom, lưu trữ và sử dụng phân, các điều kiện môi trường như độ
ẩm, không khí, nhiệt độ, ánh sáng, kết cấu của đất, thành phần các chất trong phân.
1.2 Thành phần, tính chất của nước tiểu

Nước tiểu gia súc là sản phẩm thải ra của quá trình trao đổi chất bên trong con
vật. Thành phần của nước tiểu cũng rất đa dạng phong phú, chúng chứa đựng nhiều
độc tố là sản phẩm cặn bã từ quá trình sống của gia súc. Các chất độc này khi phát
tán vào môi trường có thể chuyển hóa thành các chất ô nhiễm gây tác hại cho con
người và môi trường.
Bảng 1.3 Thành phần hóa học nước tiểu heo có trọng lượng 70 – 100 kg

Chỉ tiêu
pH
NH4
N tổng
Tro
Ure
Cacnonat
Vật chât khô

Đơn vị

g/kg
g/kg
g/kg
g/kg
g/kg
g/kg

Giá trị
6,77 – 8,19
0,13 – 0,4
4,9 – 6,63
8,5 – 16,3
123 - 196
0,11 – 0,19
30,9 – 35,9
(Nguồn :Trương Thanh Cảnh và ctv 1997,1998)

Thành phần chính của nước tiểu là nước, chiếm khoảng trên 99% khối lượng.
Trong thành phần vật chất khô có mmotj lượng lớn Nito (chủ yếu dưới dạng ure) và

một số chất khác ở dạng vi lượng như các chất khoáng, các hormone, creatin, sắc tố,
acid mật và nhiều sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất của con vật...
Trong tất cả các chất có nước tiểu, ure là chất chiếm tỷ lệ cao và dễ dàng bị vi
GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

10


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

sinh vật phân hủy trong điều kiện có oxy, tạo thành khí ammonia. Ammonia là một
khí rất độc và thường được tạo ra rất nhiều từ ngay trong các hệ thống chuồng trại,
nơi lưu trữ, chế biến và trong giai đoạn sử dụng chất thải. Khi nước tiểu được động
vật bài tiết ra ngoài, ure dễ dàng bị vi sinh vật của phân hay trong môi trường phân
hủy tạo thành khí amoniac bốc hơi vào trong không khí gây mùi hôi khó chịu. Tuy
nhiên nếu nước tiểu gia súc được sử dụng hợp lý hay bón cho cây trồng thì chúng là
nguồn cung cấp dinh dưỡng giàu nitơ, photpho và các yếu tố khác ở dạng dễ hấp
thu cho cậy trồng.
Thành phần nước tiểu tùy thuộc vào loại gia súc, gia cầm, tuổi, chế độ dinh
dưỡng và điều kiện khí hậu.
1.3 Thành phần tính chất của nước thải

Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp lỏng và các chất rắn đi theo, bao gồm cả
nước tiểu, nước tắm gia súc, rửa chuồng. Nước thải chăn nuôi còn có thể chứa một
phần hay toàn bộ lượng phân được gia súc, gia cầm thải ra. Nước thải là dạng chất
thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi. Cứ 1kg chất thải chăn nuôi do
lợn thải ra được pha thêm với 20 đến 49 kg nước. Lượng nước lớn này có nguồn
gốc từ các hoạt động tắm cho gia súc hay dùng rửa chuồng nuôi hằng ngày. Việc
sử dụng nước tắm cho gia súc hay rửa chuồng làm tăng đáng kể lượng nước thải,
gậy khó khăn cho việc thu gom và xử lý nước thải sau này.

Thành phần của nước thải rất đa dạng phong phú, chúng bao gồm các
chất rắn ở dạng lơ lửng, các chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ, trong đó có nhiều nhất
là các hợp chất chứa Nito và Photpho. Nước thải chăn nuôi còn là nguồn phong
phú chứa rất nhiều tác nhân sinh học như vi sinh vật, ký sinh trùng, nấm, nấm men
và các yếu tố gây bệnh sinh học khác. Do ở dạng lỏng và thành phần nước thải
chăn nuôi rất giàu hữu cơ nên khả năng bị phân hủy vi sinh vật rất cao.
Chúng có thể tạo ra các sản phẩm có khả năng gây ô nhiễm cho cả môi
trường đất nước, và không khí.
Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào thành pha62h tính
chất của phân, nước tiểu gia súc, lượng thức ăn rơi vãi, mức độ và phương

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

11


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

thức thu gom phân như số lần thu gom, phương pháp vệ sinh chuồng trại (có hốt
phân hay không hốt phân trước khi rửa chuồng), lượng nước dùng tắm gia súc và
vệ sinh chuồng trại…
Nước thải có hàm lượng nước từ 95 – 98,5 %. Nước thải chăn nuôi tuy
không chứa nhiều các chất độc hại trực tiếp như nước thải công nghiệp, nhưng
chúng gậy độc tiềm tàng, do chưa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy tạo nên các sản
phẩm độc, hay chứa các vi khuẩn, virus, trứng giun sán hay kí sinh trùng gây
bệnh…
Theo nghiên cứu của nhiều tác giả, Trichocephalus dentatus có thể phát triển
đến giai đoạn gây nhiễm sau 6-8 ngày và tồn tại 5-6 tháng. Các vi trùng tồn tại
lâu trong nước ở vùng nhiệt đới là Samonellatyphi và Samonella paratyphi, E.
Coli, Shigella, Vibrio comma, gây bệnh dịch tả. Một số loại vi khuẩn có nguồn gốc

từ nước thải chăn nuôi có thể tồn tại trong các loại nhuyễn thể sống ở môi
trường nước có nhiễm nước thải chăn nuôi. Do đó, các vi trùng này có thể gây
bệnh cho con người khi ăn các loại sò, ốc hay các loại thức ăn chưa được nấu chín
kỹ.

Bảng 1.4 Tính chất nước thải chăn nuôi heo
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ

Độ màu

Pt-Co

350-870

Độ đục

mg/l

420-550

BOD5

mg/l

3500-9800

COD

mg/l

5000-12000

SS

mg/l

680-1200

P tổng

mg/l

36-72

Ntổng

mg/l

220-460

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

12


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

Dầu mỡ

mg/l

5-58

(Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv 1997, 1998)
1.4 Thức ăn thừa, ổ lót chuồng và các chất thải khác

Trong các chuồng trại chăn nuôi, người chăn nuôi thường dung rơm, rạ hay
các chất độn khác để lót chuồng. Sau một thời gian sử dụng những vật liệu này sẽ
được thải bỏ đi. Loại chất thải này tuy chiếm khối lượng không lớn, nhưng chúng
cũng là một nguồn gây ô nhiễm quan trọng do phân, nước tiểu và các mầm bệnh có
thể bám theo chúng. Vì vậy, chúng phải được thu gom và xử lý hợp vệ sinh,
không được vứt bỏ ngoài môi trường tạo điều kiện cho chất thải và mầm bệnh
phát tán vào môi trường.
Ngoài ra, thức ăn thừa, thức ăn bị rơi vãi cũng là nguồn gây ô nhễm, vì thức
ăn chứa nhiều chất dinh dưỡng dễ bị phân hủy trong môi trường tự nhiên. Khi
chúng bị phân hủy sẽ tạo ra các chất độc, kể cả chất gây mùi hôi, gây ô nhiễm môi
trường xung quanh, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của gia súc, sức
khỏe con người.

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

13


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHÍ SINH
HỌC BIOGAS

2.1 Tình hình chăn nuôi lợn ở Việt Nam
2.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn ở Việt Nam
Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở
thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Chăn nuôi
Việt Nam, giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao
nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu.
Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi của nước ta phát triển với tốc độ nhanh (Bình
quân giai đoạn 2001-2006 đạt 8,9%).
Bảng 2.1 Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến năm 2006

Cả nước
Miền bắc
Miền nam

Trang trại
lợn
7.475
3.069
4.406

Trang trại
gia cầm
2.873
1.274
1.563

Trang trại
bò
6.405
1.547
4.858

Trang trại
dê
757
201
556

Tổng số
17.721
6.313
11.408

Bảng 2.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm
1986-1990 1991-1996 1997-2005 2006-2010
Trồng trọt
3,4
6,1
5,4
5,5
Chăn nuôi
3,4
5,8
6,7
8,5

Nông nghiệp khác
3,4
6,0
5,5
4,1
(Nguồn: TCTK-Viện kinh tế nông nghiệp Việt Nam – 2009)

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

14


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

Hình 2.1 Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm về số đầu con
2.1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn
Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi lợn phát triển với tốc độ rất
nhanh nhưng chủ yếu là tự phát và chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật về
chuồng trại và kỹ thuật chăn nuôi. Do đó năng suất chăn nuôi thấp và gây ô nhiễm
môi trường một cách trầm trọng. Ô nhiễm môi trường không những ảnh hưởng đến
sức khỏe vật nuôi, năng suất chăn nuôi mà còn ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con
người và môi trường sống xung quanh. Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm
thải ra khoảng 75-85 triệu tấn phân, với phương thức sử dụng phân chuồng không
qua xử lý ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô
nhiễm nghiêm trọng.
Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên
nhiều khía cạnh: gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi
trường đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều
căn bệnh về hô hấp, tiêu hoá, do trong chất thải chứa nhiều VSV gây bệnh, trứng
giun. tổ chức y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo: nếu không có biện pháp thu gom

và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

15


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

con người, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đặc biệt là các virus
biến thể từ các dịch bệnh như lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể
lây lan nhanh chóng và có thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người.
Cho đến nay, chưa có một báo cáo nào đánh giá chi tiết và đầy đủ về ô nhiễm
môi trường do ngành chăn nuôi gây ra. Theo báo cáo tổng kết của viện chăn
nuôi, hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung
quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt là vào những ngày oi bức. Nồng độ
khí H2S và NH3 cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần. Tổng số VSV và
bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra nước thải chăn
nuôi còn có chứa Coliform, E.coli, COD..., và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần
so với tiêu chuẩn cho phép.
Ô nhiễm môi trường khu vực trại chăn nuôi do sự phân huỷ các chất hữu
cơ có mặt trong phân và nước thải của lợn. Sau khi chất thải ra khỏi cơ thể của lợn
thì các chất khí đã lập tức bay lên, khí thải chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nhiều loại
khí trong đó có trên 40 loại gây mùi, chủ yếu là H2S và NH3. Trong điều kiện kỵ
khí cộng với sự có mặt của vi khuẩn trong phân và nước thải xảy ra quá trình khử
các ion sunphát (SO4)2- thành sunphua S2-. Trong điều kiện bình thường thì H2S
là một trong những nguyên nhân gây ra các vấn đề về màu và mùi. Nồng độ S2tại hố thu nước thải chăn nuôi lợn có thể lên đến 330 mg/l cao hơn rất nhiều so
với tiêu chuẩn (theo TCVN 5945-2005 cột C nồng độ sunfua là 1,0mg/l).
Việc kiểm soát chất thải chăn nuôi là một nội dung cấp bách cần được các
cấp quản lý, các nhà sản xuất và cộng đồng dân cư bắt buộc quan tâm để: hạn chế

ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe của con người, cảnh quan khu dân cư cũng
như không kìm hãm sự phát triển của ngành.

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

16


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

2.2 Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi ở Việt Nam
2.2.1 Chất thải rắn
Công tác quản lý chất thải trong chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn, việc
sử dụng phân lợn trong nông nghiệp vẫn còn bị hạn chế do phân lợn không giống
phân bò hay gia cầm khác. Phân lợn ướt và hôi thối nên khó thu gom và vận
chuyển, phân lợn là phân “nóng” khó sử dụng, hiệu quả không cao và có thể
làm chết hoặc mất năng suất cây trồng (sầu riêng mất mùi, nhãn không ngọt...).
Theo điều tra tình hình quản lý chất thải chăn nuôi ở một số huyện thuộc TP.
HCM và một số tỉnh lân cận [2] chỉ có 6% số hộ nuôi lợn có bán phân cho các đối
tượng sử dụng để nuôi cá và làm phân bón, khoảng 29% số hộ chăn nuôi lợn sử
dụng phân cho bể biogas và 9% hộ dùng phân lợn để nuôi cá.
Lượng chất thải thu được từ một đầu động vật phụ thuộc vào nhiều loại, tuổi
vật nuôi, chế độ cho ăn, phương thức chăn thả. Với tải trọng trung bình
3kg/ngày/con.
Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chăn nuôi
(2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung ở Hà Nội, Hà Tây,
Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thấy: Chất thải
rắn bao gồm chủ yếu là phân, chất độn chuồng, thức ăn thừa và đôi khi là xác
gia súc, gia cầm chết. Kết quả điều tra hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi cho
thấy 100% số cơ sở chăn nuôi đều chưa tiến hành xử lý chất thải rắn trước khi

chuyển ra ngoài khu vực chăn nuôi. Các cơ sở này chỉ có khu vực tập trung chất
thải ở vị trí cuối trại, chất thải được thu gom và đóng bao tải để bán cho người tiêu
thụ làm phân bón hoặc nuôi cá. Các bao tải này được tái sử dụng nhiều lần, không
được vệ sinh tiêu độc nên nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và lây nhiễm lan
truyền dịch bệnh từ trang trại này sang trang trại khác là rất cao. Đối với phương
thức nuôi lợn trên sàn bê tông phía dưới là hầm thu gom thì không thu được chất
thải rắn. Toàn bộ chất thải, bao gồm phân, nước tiểu, nước rửa chuồng được hòa
lẫn và dẫn về bể biogas.
GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

17


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

2.2.2 Nước thải
Đây là loại chất thải ít được sử dụng và khó quản lý do:
−

Lượng nước thải lớn, lượng nước sử dụng cho nhu cầu uống, rửa chuồng và

tắm cho lợn là 30-50 lít nước/1con.ngđ.
− Nước thải có mùi hôi thối, khó vận chuyển đi xa để sử dụng cho các
mục đích nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản; Lượng nước thải quá lớn,
không thể sử dụng hết cho diện tích đất canh tác xung quanh.

Tưới cây 15%

Biogas 40%
Xử lý để thải ra 45%

Hình 2.2 Mục đích sử dụng nước thải trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại
một số huyện thuộc TP.Hồ Chí Minh
2.3 Công nghệ khí sinh học Biogas
2.3.1 Khái niệm
Cơ thể sinh vật(động vật, thực vật...) được cấu tạo chủ yếu từ các chất hữu cơ.
Các chất này thường bị thối rữa do tác động của các các vi sinh vật. Quá trình này
được gọi là quá trình phân giải. Người ta phân biệt 2 quá trình phân giải:
−
−

Phân giải hiếu khí xảy ra trong môi trường không có oxy.
Phân giải kỵ khí xảy ra trong môi trường không có oxy.
Quá trình phân giải kỵ khí sinh ra một hỗn hợp khí gọi là khí sinh học với hai

thành phần chủ yêu là khí CO2 và khí CH4.
2.3.1 Thành phần của khí sinh học
Khí sinh học là một hỗn hợp của nhiều chất khí. Thành phần của khí sinh học
tùy thuộc vào loại nguyên liệu tham gia vào quá trình phân giải và các điều kiện

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

18


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

trong quá trình đó như nhiệt độ, độ pH, chất lượng nước…Nó cũng tùy thuộc vào
các giai đoạn phân giải.
Bảng 2.3 Thành phần của khí sinh học

Loại khí
Metan
Cacbonic
Nitơ
Hydro
Oxy
Hydro sunfua

Tỷ lệ (%)
50-70
30-45
0-3
0-3
0-3
0-3

2.3.1.1 Khí Metan
Trong khí sinh học, Metan là thành phần chủ yếu, chiếm tỷ lệ cao nhất. Nó
cũng là thành phần chủ yếu của khí thiên nhiên (thường chiếm trên 90%). Mêtan
không màu, không mùi, nhẹ bằng nửa không khí, ít hoà tan trong nước. Nó hoá lỏng
ở nhiệt độ - 161,5oC trong điều kiện áp suất khí quyển. Do vậy, việc hoá lỏng mêtan
rất tốn năng lượng và người ta thường không hoá lỏng nó cũng như không hoá lỏng
KSH và khí thiên nhiên. Khi cháy, mêtan có ngọn lửa màu lơ nhạt và phản ứng sinh
nhiệt:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 kJ
Nhiệt trị(Nhiệt lượng tỏa ra khi cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên
liệu) của Metan là 35960 kJ/m3=8576 kcal/m3.
2.3.2.2 Khí Cacbonic
Thành phần chủ yếu thứ hai của khí sinh học là CO 2. Khí này không màu,
không mùi, không cháy được, không duy trì sự sống, nặng gấp rưỡi không khí. Tỷ

lệ CO2 cao sẽ làm giảm chất lượng của khí sinh học.
2.3.2.3 Khí Hidro sunfua
Trong thành phần của KSH có khí hi-đrô sun- phua (H 2S) là khí không màu,
có mùi hôi như mùi “trứng thối”, khiến cho KSH cũng có mùi hôi, giúp ta dễ nhận

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

19


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

biết được KSH nhờ khứu giác. Nồng độ H2S trong KSH sản xuất từ chất thải người
và gia cầm cao hơn từ các nguyên liệu khác nên rất khó chịu. Tuy nhiên, khí H 2S
cũng là khí cháy được nên khi đốt KSH sẽ hết mùi hôi. Hi- đrô sun-phua rất độc.
Nếu ngửi nhiều H2S sẽ đau đầu, buồn nôn, không phân biệt được các mùi khác
nhau.
Các khí CO2 và H2S khi hòa tan trong nước tạo thành các axit gây ăn mòn các
bộ phận kim loại. Vì vậy trong công nghiệp, người ta phải lọc những tạp chất này
đi.
2.3.3 Tính chất của khí sinh học
Khí sinh học là một khí ướt vì nó chứa hơi nước bão hoà bay hơi từ dịch phân
giải. Hơi nước sẽ ngưng tụ trong đường ống và cần được tháo đi.
Vì thành phần của khí sinh học thay đổi, nên các tính chất của nó cũng thay
đổi theo. Ta lấy tỷ lệ phổ biến của khí mêtan là 60%.
Khí sinh học với tỷ lệ 60% CH4 và 40% CO2 có khối lượng riêng là
1,2196kg/m và tỷ trọng so với không khí là 0,94. Như vậy, KSH nhẹ hơn không
3

khí.

Nhiệt trị (nhiệt năng) của khí sinh học chủ yếu được xác định bằng hàm lượng
mê-tan trong thành phần của nó.
Q(KSH) = Q(CH4) x CH4%
Trong đó Q(KSH) là nhiệt trị của khí sinh học, Q(CH4) là nhiệt trị của Metan
và CH4% là hàm lượng mêtan theo thể tích. Sự có mặt của CO2 làm giảm hàm
lượng CH4 nghĩa là giảm chất lượng khí sinh học. Thông thường người ta lấy
%CH4= 60%. Khi đó khí sinh học có nhiệt trị là: 8.576 Kcal/m 3 x 0,6 = 5.146
Kcal/m3. Ta có thể lấy tròn nhiệt trị của nó là 5.200 Kcal/m3.
2.3.4 Ưu điểm của công nghệ khí sinh học
 Cung cấp năng lượng sach

Khí sinh học có thành phần chủ yếu là khí Metan chiếm gần 60%, Cacbonic
chiếm gần 40% , Metan là một khí cháy được, khi cháy ngọn lửa có màu xanh lơ
GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

20


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

nhạt và không có khói.
Về nhiệt lượng hữu ích: 1m 3 khí sinh học tương đương với 0,96l dầu, 4,7Kwh
điện, 4,07kg củi gỗ, 6,1 kg rơm rạ.
Vì thế, khí sinh học là một loại nhiên liệu sạch sử dụng cho đung nấu và thắp
sáng. Ngoài ra còn có thể làm nhiên liệu thay thế xăng dầu chạy động cơ đốt trong
để phát điện, kéo các máy công tác…ở những vùng thiếu nhiên liệu khí sinh học
còn được dùng để sấy ché, ấp trứng, sưởi ấm gà con, chạy tủ lạnh, bảo quản hoa
quả tươi, ngâm hạt giống.
 Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường:

Đun nấu bằng khí sinh học không khói bụi, nóng bức nên giảm các bệnh về
phổi và mắt. Các thiết bị khí sinh học gia đình được nối với nhà cầu. Chất thải
người và động vật đưa vào đây để xử lý nên hạn chế mùi hôi thối. Ruồi nhặng
khong có chỗ để phát triển. Trong môi trường bể phân giải, do những điều kiện
không thuận lợi nên các vi trùng gây bệnh và trứng giun sán bị tiêu diệt gần như
hoàn toàn sau quá trình phân hủy dài ngày. Phụ phẩm được dùng làm phân bón cây
hạn chế sử dụng phân hóa học và thuốc trừ sâu.
Bảo vệ đất khỏi bạc màu, xói mòn.
Hạn chế phá rừng lấy củi.
Bảo vệ khí quyển, giảm phát thải nhà kính.
 Cung cấp phân bón hữu cơ và thức ăn chăn nuôi:

Phụ phẩm khí sinh học giàu dinh dưỡng đặc biệt là dạng Amon(NH 4+), các
vitamin,…có tác dụng cải tạo đất, chống bạc màu, tăng hàm lượng mùn. Vì thế tốt
cho các loại cây trồng, làm thức ăn bổ sung cho lợn, làm phân bón cho ao cá.
Trong môi trường phân giải kỵ khí, hầu hết các loại mầm cỏ dại, trứng giun
sán, ký sinh trùng gây bệnh đã bị diệt như:
−

ức chế một số vi khuẩn gây bệnh khô vằn ở lúa, bệnh đốm nâu ở lú mì, bệnh

thối mềm ở củ khoai lang.
− với lúa nước: Bón phân khí sinh học hạn chế rõ rệt sâu đục thân, bọ rầy xanh,
bọ rầy nâu, sâu cuốn lá, bệnh khô vằn, bệnh đốm nâu, bệnh đốm than.
Như vậy dùng phụ phẩm khí sinh học sẽ giảm được thuốc trừ sâu và thuốc diệt
GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

21

Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

cỏ góp phần bảo vệ môi trường, vì thế phụ phẩm khí sinh học là loại phân sạch, hạn
chế sâu bệnh ở cây trồng.
2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản sinh khí sinh học
Quá trình phân giải tạo khí sinh học chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Chúng
ta sẽ xem xét tới những yếu tố quang trọng nhất cần thiết trong xây dựng và vận
hành thiết bị để đảm bảo cho thiết bị vận hành tốt nhất và sản sinh ra lượng khí sinh
học như mong muốn.
2.3.5.1 Môi trường kỵ khí
Quá trình lên men tạo KSH là do những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc tham gia,
trong đó các vi khuẩn sinh mê-tan là những vi khuẩn quan trọng nhất, chúng là
những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc. Sự có mặt của ô-xy sẽ kìm hãm hoặc tiêu diệt các vi
khuẩn này, vì vậy phải đảm bảo điều kiện kỵ khí tuyệt đối của môi trường lên men.
Sự có mặt của oxy hoà tan trong dịch lên men là một yếu tố không có lợi cho quá
tr.nh phân giải kỵ khí.
2.3.5.2 Nhiệt độ
Hoạt động của vi khuẩn sinh metan chịu ảnh hưởng rất lớn của nhiệt độ.
Trong điều kiện vận hành đơn giản, nhiệt độ l. tưởng vào khoảng 35oC. Sản lượng
khí giảm rõ rệt khi nhiệt độ môi trường giảm. Dưới 10oC quá trình sinh metan hầu
như ngừng hẳn. Đồ thị ở hình 2.3 cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ đối với sản
lượng khí với thời gian phân giải 120 ngày với các loại phân. Các vi khuẩn
sinh mêtan không chịu được sự thăng giáng nhiệt độ quá nhiều trong ngày. Điều
này sẽ làm giảm sản lượng khí. V. vậy vào mùa đông cần phải giữ ấm cho thiết bị,
thậm chí đối với những vùng lạnh cần phải đảm bảo cách nhiệt tốt cho quá trình
lên men. Đôi khi ở những quá trình lên men nhanh người ta phải gia nhiệt cho
dịch lên men để giảm thời gian lưu trong các thiết bị lên men.

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

22


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

Hình 2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với sản lượng khí
2.3.5.3 Độ pH
Độ pH tối ưu cho hoạt động của vi khuẩn là 6,8 - 7,5 tương ứng với môi
trường hơi kiềm.Tuy nhiên, vi khuẩn sinh mê-tan vẫn có thể hoạt động được trong
giới hạn độ pH từ 6,5 - 8,5.
2.3.5.4 Đặc tính của nguyên liệu
 Hàm lượng chất khô

Hàm lượng chất khô thường được biểu thị là phần trăm.Quá trình phân giải
sinh khí mê-tan xảy ra thuận lợi nhất khi nguyên liệu có hàm lượng chất khô tối
ưu vào khoảng 7 - 9% đối với chất thải động vật. Đối với bèo tây hàm lượng
này là 4 - 5%, còn rơm rạ là 5 - 8%. Nguyên liệu ban đầu thường có hàm lượng
chất khô cao hơn giá trị tối ưu nên khi nạp vào thiết bị KSH cần phải pha thêm
nước. Tỷ lệ pha loãng thích hợp là 1 - 3 lít nước cho 1 kg chất thải tươi.

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

23


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

Hình 2.4 Quan hệ giữa hàm lượng chất khô và sản lượng khí
 Tỉ lệ Cacbon và Nito của nguyên liệu

Các chất hữu cơ được cấu tạo bởi nhiều nguyên tố hoá học trong đó chủ yếu
là các-bon (C), hy-đrô (H), ni-tơ (N), phốt-pho (P) và lưu huỳnh (S).Tỷ lệ giữa
lượng các-bon và ni-tơ (C/N) có trong thành phần nguyên liệu là một chỉ tiêu để
đánh giá khả năng phân giải của nó. Vi khuẩn kỵ khí tiêu thụ các-bon nhiều hơn nitơ khoảng 30 lần. Vì vậy, tỷ lệ C/N của nguyên liệu bằng 30/1 là tối ưu. Tỷ lệ này
quá cao thì quá trình phân giải xảy ra chậm. Ngược lại tỷ lệ này quá thấp thấp
quá trình phân giải ngừng trệ vì tích luỹ nhiều a-mô-ni-ắc là một độc tố đối với
vi khuẩn ở nồng độ cao.
2.3.5.5 Thời gian lưu
Thời gian lưu là thời gian nguyên liệu nằm trong thiết bị phân giải. Đây là
khoảng thời gian dịch phân giải sản sinh ra KSH.Đối với chế độ nạp liên tục,
nguyên liệu được bổ sung hàng ngày. Khi một lượng nguyên liệu mới nạp vào, nó
sẽ chiếm chỗ của nguyên liệu cũ và đẩy dần nguyên liệu cũ về phía lối ra. Thời
gian lưu chính bằng thời gian nguyên liệu chảy qua thiết bị từ lối vào tới lối ra.

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

24


Thiết kế xây dựng hầm ủ Biogas cho trang trại chăn nuôi 10.000 con lợn

Bảng 2.4. Thời gian lưu đối với chất thải động vật theo Tiêu chuẩn ngành
Vùng
I
II
III

Nhiệt độ trung bình về mùa đông (0C)
10 – 15
15 – 20

≥20

Thời gian lưu (ngày)
55
40
30

2.3.5.6. Các độc tố
Hoạt động của vi khuẩn chịu ảnh hưởng của một số các độc tố. Khi hàm
lượng của các loại này có trong dịch phân giải vượt quá một giới hạn nhất định sẽ
tiêu diệt các vi khuẩn, v. thế không cho phép các chất này có trong dịch phân giải.
Trong thực tế các loại hoá chất như thuốc trừ sâu, diệt cỏ, thuốc sát trùng, các
chất kháng sinh, nước xà phòng, thuốc nhuộm, dầu nhờn và các chất tẩy rửa
không được phép cho vào các thiết bị khí sinh học.
Bảng 2.5. Tóm tắt điều kiện tối ưu cho quá trình lên men tạo KSH
TT
1
2
3
4
5

Yếu tố ảnh hưởng
0

Nhiệt độ ( C)
pH
Thời gian lưu (ngày)

Chất thải động vật

Thực vật
Hàm lượng chất khô (%)
Chất thải động vật
Thực vật
Tỉ lệ C/N

GVHD: Th.S Cao Thị Thúy

Giá trị tối ưu
35 - 40
6,8 – 7,5
30 – 60
100
7–9
4-8
30/1

25