ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý môi trường nông nghiệp

LOGO

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG NÔNG
NGHIỆP

GVHD: TRẦN THANH SƠN

www.themegallery.com


ĐẶT VẤN ĐỀ
- Chất thải trong chăn nuôi gia súc, gia cầm bao gồm phân gia súc, gia cầm, các thức ăn thừa, chất
độn chuồng( rơm, vỏ trấu…), nước tiểu.



Tính chất:

+ Chuỗi VSV gây bệnh, giun, sán.
+ Phân gia súc hàm lượng nước cao, chứa nhiều vi khuẩn cellulose
+ Phân gia cầm dễ phân hủy trong tự nhiên, hôi thối mạnh thường do chất độn.


ĐẶT VẤN ĐỀ
Số lượng phân:
Các
phương pháp sử lý:
GIA SÚC, GIA CẦM

LƯỢNG PHÂN

LƯỢNG NƯỚC TIỂU

-

Công nghệ sản xuất phân hữu cơ.
Trâu, bò
20-25

-

Kỹ thuật sản xuất giun đất.
Heo < 10kg

0,5-1

-

Kỹ thuật sản xuất khí sinh học Biogas.
Heo 14-45kg
1-3

-HeoSản
xuất sinh khối tảo và làm sạch môi trường.
45-100kg
3-5
Gia cầm

0,08

10-15

0,3-0,7
0,7-2
2-4


NỘI DUNG TÌM HIỂU
- Khái niệm

1. GIỚI THIỆU
BIOGAS

- Thành phần
- Nguồn gốc
- Bản chất
- Lợi ích

- Vi sinh vật

2. CƠ SỞ LÝ
THUYẾT

- Cơ chế của việc tạo thành khí
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men
- Cấu tạo hầm biogas

3. QUY TRÌNH SẢN
XUẤT

4. ỨNG DỤNG

-

Các loại hầm biogas
Quy trình lắp đặt, xây dựng hầm vacnia cải tiến

- Quy mô nhỏ hộ gia đình
- Quy mô lớn hơn


1.

GIỚI THIỆU VỀ BIOGAS

Biogas là gì?

Biogas là một dạng khí sinh học được tái tạo trong quá trình phân hủy
những chất thải của con

người và động vật trong điều kiện hầm

kín. Nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất thải sẽ lên men và tạo
khí được sử dụng làm khí đốt và chạy động cơ đốt trong .


1.

GIỚI THIỆU VỀ BIOGAS

1.2. Nguồn gốc: Phế liệu sản xuất nông,

1.1. Thành phần

lâm nghiệp, lâm sản, phân gia súc.

CH4: 50-75%
Biogas

1.3. Bản chất

CO2: 25-50%
-G.Đoạn1: Hữu cơ cao phân tử được
Chất
Chất thải
thải vi
vi sinh
sinh vật
vật phân
phân hủy
hủy

vi sinh vật chuyển thành các chất có

N2: 0-10%.

trọng lượng thấp hơn axit hữu cơ,
đường glyxerin...
H2S: 0 - 3%.

- G.Đoạn2: Vi khuẩn metan chuyển hầu
như toàn bộ các chất hydrat cacbon

thành CH4, CO2.

O2: 0 - 2%.


1.

GIỚI THIỆU VỀ BIOGAS

1.4. Lợi ích:
- Xử lý an toàn chất thải trong chăn nuôi, làm sạch môi trường và phòng ngừa các bệnh truyền nhiễm.
- Tạo nguồn khí đốt cho gia đình rẻ tiền, sạch sẽ, sử dụng tiện lợi và giải phóng sức lao động phụ nữ
trong công việc nội trợ. Đặc biệt là ở các khu vực miền núi, Biogas giúp cho việc giảm bớt các nhu
cầu tiêu thụ gỗ củi, giảm chặt phá rừng.
- Sử dụng bã thải từ hầm Biogas để kết hợp với các loại phế thải nông nghiệp để sản xuất phân hữu
cơ sinh học phục vụ nuôi trồng thủy sản và trồng trọt cho năng suất cao và cho các sản phẩm nông
nghiệp sạch.
- Giảm phát thải khí nhà kính.


2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas:
 + Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose.
 + Nhóm vi khuẩn khí metan.

2.1. Vi sinh vật
Hình ảnh của vi khuẩn Bacillus cereus

2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cơ chế của việc tạo thành khí:
+ Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ phân hủy thành các axit hữu cơ, CO 2, H2 và các sản phẩm
2.2. Cơ chế của việc tạo thành khí

khoáng hóa khác dưới tác dụng của enzym cellulosase: CxHyOz → các axit hữu cơ, CO 2, H2.
+ Giai đoạn 2: Các axit hữu cơ, CO2, H2 tiếp tục bị tác động bởi các vi khuẩn metan
1. CO2 + 4H2

→ CH4 + 2H2O

2. CO + 3H2

→ CH4 + H2O

3. 4CO + 2H2 → CH4 + 3CO2
4. 4HCOOH

→ CH4 + 3CO2 + 3H2O

5. 4CHOH

→ 3CH4 + 2H2O + CO2

6. CH3COOH → CH4 + H2O.

2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

- Đều kiện kị khí: Không có O2 trong dịch lên men.

2.3. Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

0
0
- Nhiệt độ: qui mô nhỏ ở 30-35 C, qui mô lớn có cơ khí hóa và tự động hóa thực hiện ở 50-55 C.
- Độ pH: 6,5 – 7,5 (nếu <6,4: vi sinh vật giảm sinh trưởng và
phát triển).
- Tỷ lệ C/N: 30/1 là tỷ lệ tốt nhất.
- Tỷ lệ pha loảng: Tỷ lệ nước/phân dao động từ 1/1 - 7/1.
+
+ +
+
+
- Sự có mặt của không khí và độc tố: Tuyệt đối không có oxy. Các ion NH 4 , Ca2 , K , Zn2 , SO4 , ở nồng độ
cao có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh metan.
- Tốc độ bổ sung nguyên liệu: Bổ sung càng đều thì sản lượng
khí thu được cao.
- Khuấy đảo môi trường lên men: Tăng cường sự tiếp xúc cơ chất.
- Thời gian lên men: 30 – 60 ngày.


CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.

2.4. Sản lượng của một số nguyên liệu


2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Nấu ăn

2.5. Sơ đồ cấu tạo chung

Sản xuất điện

BIOGAS
Thắp sáng
Chất thải chăn
nuôi

Chất thải người

Hầm ủ: Nước+chất hữu

Chất thải hầm ủ

cơ
Sinh khối Thực
vật
Phân bón+Thức ăn cho cá

Công nghệ biogas và sử dụng sản phẩm


3. CÁC LOẠI HẦM BIOGAS

HẦM BIOGAS VÒM CỐ ĐỊNH

HẦM BIOGAS KIỂU TÚI NILON

HẦM BIOGAS VACNINA


HẦM BIOGAS VÒM CỐ ĐỊNH.

Được phát triển ở Trung Quốc, Ấn độ, hầm biogas vòm kím bao gồm nhiều hợp phần liên kết với nhau.


HẦM BIOGAS VÒM CỐ ĐỊNH.

- Phần chính hình chiếc cốc ngầm dưới đất (màu vàng), đỉnh là nơi khí gas tích tụ (accummulate). Đỉnh có
thể làm bằng gạch, bê tông cốt sắt (ferro-concrete) hay nhựa tổng hợp (composite).
- Đầu vào (mũi tên đỏ) là nơi nguyên liệu được phối trộn và cho vào hệ thống.
-Đầu ra (mũi tên xanh) là nơi tích tụ bùn thải.
 


HẦM BIOGAS VÒM CỐ ĐỊNH.

Hỗn hợp hữu cơ được đưa vào hầm, khí gas được tạo ra và tích tụ trong vòm. Khi lượng khí gas tăng lên,

chất lỏng trong thiết bị sẽ bị nén xuống, tràn qua và duy trì cân bằng ở hầm chứa (mũi tên xanh). Thông
thường, một hầm vòm kín sẽ tạo ra áp suất không đổi tương đương với 80cm cột nước. Và khi khí gas
được sử dụng, dung dịch lỏng sẽ chảy ngược từ hầm chứa bên ngoài vào trong hầm chính tạo nên sự cân
bằng áp suất trong hầm.


HẦM BIOGAS TÚI NILON

Hệ thống này bao gồm một túi phân huỷ dài hoặc là túi lên men và một bể hay túi chứa khí gas. Cả hai được chế tạo từ hai hay ba lớp

Khi hỗn hợp hữu cơ được cho vào túi phân huỷ, nó di chuyển chậm dọc theo túi trong khi quá trình lên men xảy ra và cho
Mô hình này có nguồn gốc từ Colombia được giới thiệu ở Việt Nam lần đầu tiên vào năm 1994 bởi tiến sĩ Reg Preston, hiệu
ống polyetylen và 1m đường kính. Chiều dài của túi chính được xác định bằng tổng thể tích của buồng phân huỷ (10m chiều dài túi tương

đến khi bị trục xuất ra ngoài, nó trở thành bùn phân huỷ. Khí sinh học tạo ra tập trung trong túi chính dưới tác dụng của trọng
trưởng (rector) trường đại học Nông nghiệp nhiệt đới

ứng với 7m3 thể tích buồng phân huỷ). Túi phân huỷ được chôn vùi một nửa trong mương. Một đầu được nối với thiết bị trộn nhỏ và

lực cũng như là áp suất sẽ tới bình chứa khí. Khí sinh học được chứa chừng mực nào đó trong túi chính và trong bình chứa.
thùng tập trung còn đầu kia là hố bùn tập trung. Bình chứa gas có dung tích khoảng 1,8m3 thường được treo trong nhà bếp hay đặt lên

Người sử dụng có thể điều chỉnh số lượng khí thoát ra bằng việc kiểm soát mức độ bơm căng của túi.
một chỗ cố định


HẦM Ủ BIOGAS VACNINA CẢI TIẾN


3.

XÂY DỰNG HẦM Ủ VACNINA CẢI TIẾN

- Cách xa nơi đất trũng, hồ, ao, để tránh bị nước ngập, tránh nước ngầm, thuận tiện khi thi công
và giữ cho công trình bền vững lâu dài.
- Tránh những nơi đất có cường độ kém. Phải xử lý móng phức tạp và tốn kém.

3.1. Lựa chọn địa điểm.

- Tránh không cho rễ cây tre và rễ cây to ăn xuyên vào công trình làm hỏng công trình về sau.
- Gần nơi cung cấp nguyên liệu nạp.
- Gần nơi sử dụng khí để tiết kiệm đường ống.
- Đặt ở nơi có nhiều nắng, kín gió để giữ nhiệt độ cao, tạo điều kiện cho quá trình sinh khí.
- Cách xa giếng nước từ 10m trở lên .


3.

XÂY DỰNG HẦM Ủ VACNINA CẢI TIẾN

Sâu tối đa 3,0m; Rộng từ 1,5m – 2m, Chiều dài tuỳ thuộc vào thể tích
thiết kế.

3.2. Đào hố.


3.

XÂY DỰNG HẦM VACNINA CẢI TIẾN

3.3. Xây dựng nền hầm phân hủy.

5cm hỗn hợp bê tông (gồm 1 phần xi măng, 2 phần cát
vàng, 3 phần đá vụn)

Nền này 15cm nén chặt bằng gạch vụn hay đá nghiền
(4x6cm).

Company Logo

www.themeg


3.

XÂY DỰNG HẦM Ủ VACNINA CẢI TIẾN

3.4. Xây thành hầm phân hủy.

- Gạch được sử dụng là gạch đặc. Vữa hồ tạo thành bởi 1 phần xi măng và 4 phần cát thô. Không
có mối hở giữa các viên gạch
Lưu ý: trong quá trình xây dựng thành hầm, có chừa chỗ trống để lắp đặt đầu vào và đầu ra (như
Fig 14)
- Lỗ của vào có đường kính 30cm, bắt đầu từ trên nóc hầm. Nó có thể đặt ở bất cứ bức tường nào.
- Lỗ ra có kích thước 30cm chiều cao và 25cm chiều rộng và được đặt dưới 30cm so với nóc hầm.


3.

XÂY DỰNG HẦM Ủ VACNINA CẢI TIẾN

3.5. Trác vữa các bức tường.

- Các bước thực hiện như sau:
+ Làm sạch và lau chùi toàn bộ bề mặt trước khi trát vữa.
+ Lớp vữa dày khoảng 1cm, trát bằng bay rồi dùng thước gạt làm phẳng bề mặt.
+ Đợi 1-2h cho lớp vữa khô, tiếp tục làm láng bằng xi măng tinh.
 


3.

XÂY DỰNG HẦM Ủ VACNINA CẢI TIẾN

1. Chuẩn bị giàn giáo chắc chắn để đỡ trần, sử dụng giàn giáo gỗ trong xây dựng dân dụng.
3.6. Thi công nắp hầm bằng lớp bê tông cốt thép.


3.

XÂY DỰNG HẦM Ủ VACNINA CẢI TIẾN

2. Chừa lỗ thông (lỗ kỹ thuật) cho người vào trong mà không làm gián đoạn quá trình làm việc.
3.6. Thi công nắp hầm bằng lớp bê tông cốt thép.

Khuôn lỗ KT như sau: các ván gỗ làm khuôn được ghép theo hình chữ V, kích thước 50x50cm
ở phía trên, 45x45cm ở phía dưới, cao 10cm.