XỬ lý CHẤT THẢI CHĂN NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS

BÀI TIỂU LUẬN:
XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI BẰNG CÔNG
NGHỆ BIOGAS


Nội dung bài tiểu luận:

Chương 1: đặt vấn đề
Chương 2: mục tiêu nghiên cứu
Chương 3: địa điểm và phương pháp nghiên cứu
Chương 4: kết quả nghiên cứu và thảo luận
Chương 5: kết luận
Chương 6: nguồn tham khảo tài liệu


Chương 1: đặt vấn đề
Ngành chăn nuôi thế giới chiếm 70% diện tích đất nông nghiệp và 30% diện tích đất tự
nhiên.
Chăn nuôi đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu.
Tuy nhiên, bên cạnh việc sản xuất và cung cấp một lượng lớn sản phẩm phục vụ cho nhu
cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng gây nên nhiều vấn đề tiêu cực cho môi trường.
Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng trực tiếp được thải ra hàng ngày thì còn có sự hình
thành và thải ra một cách gián tiếp các khí gây hiệu ứng nhà kính( CO2, CH4,..) chăn nuôi
hiện đâng đóng góp tới 18% hiệu ứng nóng lên của trái đất.


Ở Việt Nam, hàng năm đàn vật nuôi thải ra 80 triệu tấn chất thải rắn, vài chục tỷ khối chất
thải lỏng và hàng trăm tấn chất thải khí.
Tuy nhiên, ước tính hiện nay có khoảng 40- 70% chất thải rắn được xử lý, phần còn lại
được thải trực tiếp ra ao, hồ, kênh, rạch,…
Trong các chất thải nông nghiệp có nguy cơ ẩn chứa rất nhiều mầm bệnh và khi được phân

hủy thì phân này cũng tạo ra khí có mùi khó chịu, ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con
người.
Như vậy, vấn đề đặt ra là phải tìm được một phương pháp vừa khắc phục ô nhiễm môi
trường vừa phục vụ lợi ích cho con người.
Một trong những công nghệ có thể đáp ứng được những yêu cầu đó là công nghệ khí sinh
học – BIOGAS.


Chương 2: mục tiêu nghiên cứu
-

Cơ sở khoa học của công nghệ Biogas.

-

Nguồn nguyên liệu làm Biogas và các yếu tố ảnh hưởng.

-

Thiết kế và cách vận hành hầm ủ Biogas.

-

Ứng dụng của Biogas.


Chương 3: địa điểm và phương pháp nghiên cứu

- Địa điểm: Việt Nam.
- Phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp kế thừa để phân tích, thu thập, tổng hợp các tài liệu có liên quan.
+ Phương pháp phỏng vấn.
+ Phương pháp định giá.
+ Phương pháp chuyên gia.


Chương 4: kết quả nghiên cứu và thảo luận

1. Tìm hiểu chung về Biogas
Khái niệm: Biogas (biological gas) là hỗn hợp khí sinh ra từ quá
trình phân hủy chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật
trong môi trường yếm khí.
Thành phần Biogas : CH4, CO2, N2, H2, H2S…, trong đó CH4,
CO2 là chủ yếu.


1.1. Cơ sở khoa học của công nghệ Biogas

a. Nhóm vi sinh vật Biogas:
N hóm vi khu ẩn không sinh Metan :
+N hóm vi khu ẩn lên men: t h uy ph ân cac ch ât h ưu c ơ p h ưc t ap, khôn g tan
thành cac ch ât h ưu c ơ đ ơn g i an và tan đ ươc.
+N hóm vi khu ẩn sinh axeta t và hy dro: ph ân h uy ti ếp c ac ch ât sinh r a trong
giai đo an đ ầu nh ư axit pro pionic và cac axit d ễ bay h ơi, axit h ưu c ơ đa vòng
th ơm và alcohol…(nh ưng ch ât này không th ể đ ươc s ử d ụng tr ực ti ếp b ởi ca c
vi khu ẩn sinh metan) thành axit axetic, CO2, H2 ….


Nhóm vi khuẩn sinh mêtan: chuyển hóa các axit axetic, CO2, H2, axit formic thành CH4 và CO2.
Nhóm vi khuẩn này là nhóm vi khuẩn

kỵ khí nghiêm ngặt, rât nhay cam với oxy và các chât oxy

hóa.
Mối quan hệ giữa các nhóm vi khuẩn : chúng tạo nhiên liệu, điều kiện và môi trường thuận lợi cho nhau cùng phát
triển.


b. Quá trình tạo khí sinh học
Quá trình tạo khí sinh học là một quá trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều
phản ứng và cuối cùng tạo khí CH4, CO2.
-

- Quá trình này được thực hiện theo nguyên tắc phân huỷ kỵ khí, dưới tác dụng
của vi sinh vật yếm khí. Trải qua 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: thủy phân
+ Giai đoạn 2: sinh axit
+ Giai đoạn 3: sinh mêtan


Các giai đoạn của quá trình tạo khí sinh học
Giai đoạn 1

Giai đoạn 2 Giai đoạn 3

Khối vi khuẩn

Khối vi khuẩn
H2, CO2

Chất hữu cơ, carbohdrates, chất

Acid acetic

béo, protein.
Khối vi khuẩn

CH4, CO2

Acid propionic, Acid butyric, các rượu khác và các
thành phần khác
H2, CO2
Acid acetic


1.2. Nguyên liệu sản xuất biogas và cách xử lý nguyên liệu

- Nguyên liệu đưa vào sản xuất cần:
Giàu cellulose.
Ít Ligin.
NH4 ban đầu khoảng 2000mg/l.
Tỷ lệ carbon / nitơ : 20/30.
Nguyên liệu phải được hoà tan trong nước.


- Nguồn nguyên liệu chính là:
+Phân hưu cơ nguồn gốc từ chuồng nuôi (bò, lơn, gà).
+Rác thai hưu cơ, rác thai sinh hoat dễ phân huy.
+Ngoài ra có thể sử dụng bèo Lục Bình, …

Khả năng cho phân và thành phần hoá học của phân gia súc,gia cầm :


Xử lý nguyên liệu nạp vào Biogas

-

Nạp nguyên liệu lần đầu: 700 - 800kg phân tươi
Làm lỏng phân gia súc và chất thải chăn nuôi, cắt nhỏ rác thải như rau, cỏ ăn thừa
của gia súc, một phần rơm rạ, thân cây ngô già, bèo tây, …
15-20 ngày sau khi nạp nguyên liệu ban đầu, không nên nạp nguyên liệu bổ sung để
giữ cho quá trình lên men đạt trạng thái ổn định.
Sau 20 ngày, cần nạp nguyên liệu bổ sung và lấy phần bã đã phân huỷ đi.
Nạp nguyên liệu thường xuyên hàng ngày.
Lượng nước cũng được bổ sung sao cho tỉ lệ giữa phân và nước là 1 : 5.


1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể Biogas
Môi trường yếm khí
Nhiệt độ
Độ ẩm
Hàm lượng vật chất khô trong phân hữu cơ
Độ pH và độ kiềm
Thời gian ủ và lượng vi khuẩn sinh mêtan
Tỷ lệ C/N
Thời gian lưu
Các độc tố gây trở ngại quá trình lên men
Độ mặn
Lượng nguyên liệu nạp

Chất khoáng trong nguyên liệu nạp
Khuấy trộn
Một số yếu tố khác


Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và thành phần của khí
thu được :


2.Xây dựng và vận hành
2.1. Phân loại
- Phân loại theo phần chứa khí gồm:
+ Hầm nắp nổi.
+ Hầm nắp cố định.
- Phân loại theo cách thức nạp nguyên liệu:
+ Nạp liên tục.
+ Nạp theo mẻ.
- Phân loại theo cách xây dựng:
+ Hầm chế tạo sẵn.
+ Hầm xây tại chỗ.


2.2. Thiết kế- Lắp đặt- Vận hành:
Xác định thể tích Hầm phân huỷ Biogas
Công thức để tính thể tích hầm Biogas cho các trang trại nuôi gia súc:

-

Với trang trại nuôi bò: V = 2nLT
Với trang trại nuôi lợn: V = 3nLT

Trong đó:
n là lượng heo nuôi thường xuyên trong gia đình (con).
L là lượng chất thải bình quân mỗi ngày từ 1 con heo (lit/con.ngày)
T là thời gian lưu (ngày).


Loại hầm nắp cố định
Dựa vào dạng hình học của bể phân hủy có thể chia thiết bị nắp cố định thành 3 loại khác nhau
như sau:
-Loại hình hộp.
-Loại hình trụ.
-Loại hình cầu.


Loại hầm nắp cố định

*

Ưu điểm:
- Kết cấu dưới mặt đất, nhiệt độ ổn định,
tiết kiệm diện tích.
- Xây dựng tại chỗ với vật liệu có sẵn ở địa
phương.
-Bền, ít bảo dưỡng.
- Chủ yếu bằng xi măng, giá thành xây
dựng tương đối rẻ.

* Nhược điểm:
- Áp suất khí thay đổi.

-Đòi hỏi kỹ thuật xây dựng cao.
-Khí thẩm thấu qua vòm thường là vấn đề
chính đáng lo ngại của hầm sinh khí loại
này.
-Loại này thường dễ bị nứt sau một thời
gian sử dụng nếu như xây không đạt yêu
cầu.


Loại hầm sinh khí kiểu túi nilong
* Ưu điểm:
-Đào vị trí nông, thích hợp với vùng có nước ngầm cao.
-Việc lắp đặt hệ thống và vận hành đơn giản
-Chi phí thấp.
-Do thành mỏng nên có thể tăng năng suất khi được mặt trời chiếu sáng, tăng hiệu suất phân hủy.

* Nhược điểm:
- Dễ bị hư hỏng và việc sửa chữa có khó khăn
- Cần sửa chữa thường xuyên, và có biện pháp bảo
vệ
- Áp suất khí thấp
- Tuổi thọ thấp
- Nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ môi trường
- Đòi hỏi diện tích bề mặt lớn.


Mô hình biogas cải tiến VACVINA

Kết hợp giữa mô hình hầm xây có vòm cuốn của Trung Quốc, mô hình túi ủ Biogas bằng chất dẻo Cô-lômbia và mô hình bể phốt tự hoại.

Ưu điểm của Hầm VACVINA cải tiến:
- Xây dựng đơn giản và dễ dàng.
- Nắp hầm có thể tận dụng làm nền chuồng, đỡ tốn diện tích.
- Chất thải từ hố xí cũng được đưa luôn vào bể này. Do vậy, không cần phải đầu tư thêm việc xây hố xí tự
hoại.
- Việc nạp phân gia súc vào hầm cho phép thực hiện theo cách rơi tự do từ một hệ thống ống si-phông vào
hầm, cũng như chất thải của người được nạp vào hầm dễ dàng và liên tục hàng ngày. Do đó váng trong hầm
phân huỷ không có điều kiện phát triển, khí biogas sản xuất trong điều kiện ổn định.
- Giá thành xây dựng rẻ hơn nhiều (= gần 55% giá thành hầm nắp vòm có cùng thể tích).


Quy trình xây dựng theo mô hình VACVINA

Xác định thể tích Hầm phân huỷ
Biogas
Chuẩn bị vật liệu
Xây dựng hầm phân huỷ: đào hố,
đổ nền, xây thành bể, trát chống
thấm, đánh màu, đổ bê tông cốt
thép cho nắp hầm, đổ bê tông cốt
thép cho bệ bếp.
Lắp đặt thiết bị: thiết bị đầu vào,
thiết bị đầu ra, van an toàn, hệ
thống túi dự trữ gas, bếp Biogas.
Lấp đất xung quanh hầm


Hầm Biogas phủ bạt.
*Ưu điểm:
- Tấm bạt HDPE có bề mặt màu đen hấp thu được nhiều nhiệt lượng, hiệu quả sinh

gas sẽ cao hơn.
- Kỹ thuật xây dựng đơn giản, thể tích lớn.
- Đảm bảo được độ kín
- Bảo trì (hút bùn cặn) dễ dàng.
- Chi phí vận hành, bảo dưỡng thấp
- Chi phí đầu tư rẻ (1/5 giá thành so với hầm bê tông, tương đương 100.000 đ/m3 hầm).
- Tuổi thọ trung bình trên 10 năm, bạt HDPE lót đáy tuổi thọ 100 năm.
*Nhược điểm:
- Kém bền hơn so với các loại hầm xây bằng gạch.
- Dễ chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngoài.
- Dễ bị hỏng ( thủng) nếu có các yếu tố tác động