ứng dụng sản xuất biogas từ chất thải rắn hữu cơ có thể phân hủy sinh học và phân gia súc

L/O/G/O

ỨNG DỤNG SẢN XUẤT BIOGAS TỪ CHẤT
THẢI RẮN HỮU CƠ CÓ THỂ PHÂN HỦY SINH
HỌC VÀ PHÂN GIA SÚC


NỘI DUNG

1. GIỚI THIỆU

2. CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TẠO BIOGAS

3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

4. CÁC LOẠI HẦM BỂ BIOGAS

www.themegallery.com


GIỚI THIỆU

www.themegallery.com


GIỚI THIỆU VỀ BIOGAS



Biogas (khí sinh học) là một hỗn hợp khí được sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ
dưới tác dụng của vi khuẩn trong môi trường yếm khí.



Quá trình phân hủy chất thải hữu cơ thành biogas có thể tóm tắt như sau:
C6H12O6 => 3CO2 + 3CH4

www.themegallery.com


www.themegallery.com


 Thành phần, tính chất biogas


0
Hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ đốt cháy khoảng 700 C. Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng
0
biogas khoảng 870 C.



Thành phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lượng hơi nước khoảng 30-160
3
3
3
g/m ; hàm lượng H2S 4-6 g/m . Giá trị năng lượng khoảng 5,96 kWh/m và tỷ trọng 0,94
kg/m

3

www.themegallery.com


TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ SẢN XUẤT BIOGAS



Tình hình sử dụng Biogas trên thế giới

Các nước phát triển mạnh trên thế giới, nguồn năng lượng và nguồn phân bón dồi dào, cho nên việc
ứng dụng kỹ thuật biogas chủ yếu là để giải quyết vấn đề môi trường. Ở các nước này thường có
dạng hầm ủ theo nhiều kiểu xây dựng khác nhau với dung tích khoảng 1 triệu đến 2 triệu m

www.themegallery.com

3




Tình hình sử dụng Biogas ở Việt Nam

Có hai xu hướng chính sản xuất ứng dụng biogas tại Việt Nam:

•Sử dụng biogas phục vụ đun nấu và phát điện cho chiếu sáng ở quy mô hộ gia đình
•Sử dụng biogas cho phát điện và làm nhiên liệu/sưởi ở một quy mô lớn hơn (quy mô
công nghiệp).

www.themegallery.com

Nhu cầu tiềm năng cho biogas



Tiềm năng sử dụng biogas trong tương lại có thể là dùng để phát điện, bã thải sinh học cho các
loại phân bón hữu cơ và nhiên liệu sinh học.



Biogas còn có tiềm năng sử dụng cho quy mô lớn.



Trang trại chăn nuôi



Các nhà máy chế biến nông - thực phẩm,



Các công ty xử lý chất thải



Các tỉnh thành có ngành nông nghiệp chiếm ưu thế
www.themegallery.com

CÁC QUÁ TRÌNH
SINH HỌC TẠO BIOGAS

www.themegallery.com


Nguồn nguyên liệu
Phân gia súc nguyên liệu
Loại chất thải



Tỷ lệ C:N

% H2O

kgVS/con/ngày

Lít nước thải/con/ngày

Chất thải của động vật trong chăn nuôi nông nghiệp chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng

Chất thải của gia súc

9,3

65

5,9

28,3

Chất thải của bò

16-25

78-80

4,2

37,3

Chất thải của ngựa

25

75

-

-

Chất thải của lợn

14

82

2,7

28,3

Chất thải của cừu

20

68

-

-

chuyển hóa sinh học để tạo biogas.

www.themegallery.com


Nguồn nguyên liệu
Chất thải rắn hữu cơ



Từ rác thải sinh hoạt của con người, phế thải nông nghiệp và phế thải công nghiệp từ các nhà máy
thực phẩm như chế biến đồ hộp, rau quả, mía đường, chế biến cà phê,…



Thành phần

Tính không đồng nhất -> tạo ra một số đặc tính rất khác biệt trong các thành phần của
rác sinh hoạt.

Thành phần cơ học: chiếm khoảng 55 – 65%.
www.themegallery.com




Thành phần hóa học của các cấu tử hữu cơ

trong phế thải đô thị
Thành phần, %
Cấu tử
C

H

O

N

S

Tro

Tỉ lệ C/N

48.0

6.4

37.6

2.6

0.4

5.0

18.46

Giấy

43.5

6.0

44.0

0.3

0.2

6.0

145

Carton

44.0

5.9

44.6

0.3

0.2

5.0

146.7

60.0

7.2

22.8

-

-

10.0

-

Vải

55.0

6.6

31.2

1.6

0.15

-

34.375

Cao su

78.0

10.0

-

2.0

-

10.0

39

Da

60.0

8.0

11.6

10.0

0.4

10.0

6

Gỗ

49.5

6.0

42.7

0.2

0.1

1.5

247.5

hữu cơ

Thực phẩm

Chất dẻo

www.themegallery.com


Khả năng sinh biogas của nguyên liệu
Các thành phần hữu cơ bao gồm protein, lipit, cacbohydrat, xenlulo ( trừ dầu khoáng, lignin) đều có khả
năng chuyển hóa sinh học thành biogas ( CH 4, CO2).

www.themegallery.com


Quá trình chuyển hóa

www.themegallery.com


Quá trình phân hủy kỵ khí

www.themegallery.com


 Giai đoạn tạo axit ( thủy phân)
Các hợp chất dạng polymer ( phân tử lớn) sẽ bị khử thành các monome ( phân tử cơ bản).

Các vi sinh vật tham gia vào quá trình này: Closdium bipiclobacterium, các vi khuẩn thuộc họ
Bacillus (gamr âm, không sinh bào tử), Staphy loccus

www.themegallery.com


 Giai đoạn tạo axit ( thủy phân)

Sản phẩm của giai đoạn này sẽ được các vi khuẩn lên men chuyển hóa, hình thành các sản phẩm
như:

•

H, H2O, CO2, NH4, H2S

•

Axit acetic CH3COOH

•

Rượu và các axit hữu cơ yếu.

www.themegallery.com


 Giai đoạn khử axit

Một số vi khuẩn tham gia: Bacillus cereus, B. knolkampi, B.megaterium, Clostridium sp,

Pseudomonas, …

Vi khuẩn acetogeic sẽ chuyển hóa rượu và các axit hữu cơ yếu thành các sản phẩm sau:

•

H, H2O, CO2.

•

Axit acetic CH3COOH.

www.themegallery.com


 Giai đoạn tạo CH4
Một số vi khuẩn tham gia: Methanobacterium omelianskii, Methanopropionicum, Methanoformicum,
…

Những sản phẩm phân hủy từ giai đoạn hình thành acid (acid béo mạch ngắn, CO 2, H2) được
chuyển hóa để tạo ra CO 2 và CH4, và 5 các loại khí khác.

www.themegallery.com


CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

www.themegallery.com

Các chất độc

Nhiệt độ

Điều kiện
yếm khí

gây trở ngại
quá trình phân hủy
pH

Hàm lượng

CÁC YẾU TỐ

chất rắn

ẢNH HƯỞNG
Độ ẩm

Thời gian lưu phân
trong hầm chứa
Thành phần
www.themegallery.com

Tỉ lệ phân/nước

dinh dưỡng

www.themegallery.com


www.themegallery.com


www.themegallery.com