XỬ lý CHẤT THẢI CHĂN NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS

ĐỀ TÀI: “XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ
BIOGAS”


Nội dung
1.Tìm hiểu chung về Biogas
1.1. Khái niệm
1.2. Cơ sở khoa học của biogas
1.3. Nguyên liệu và cách xử lý nguyên liệu
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của Biogas
2. Các loại hầm biogas.
2.1. Phân loại
2.2. Thiết kế - Lắp đặt ( loại hầm nắp cố định, dạng túi
nilong, mơ hình VACVINA cải tiến và hầm phủ bạt
HPDE).
2.3. Quá trình vận hành hầm ủ Biogas
3. Ứng dụng


1.Tìm hiểu chung về Biogas

1.1. Biogas là gì?
-Khái niệm: Biogas là viết tắt của biological gas là
hỗn hợp khí sinh ra từ quá trình phân hủy chất hữu
cơ dưới tác động của vi sinh vật trong mơi trường
yếm khí.
-Thành phần Biogas : CH4, CO2, N2 ,H2, H2S …, trong
đó CH4, CO2 là chủ yếu.


1.2. Cơ sở khoa học của cơng nghệ Biogas

1.2.1. Nhóm vi sinh vật Biogas
-Nhóm vi khuẩn khơng sinh
Metan
+Nhóm vi khuẩn lên men: thủy phân
các chất hữu cơ phức tạp, không tan
thành các chất hữu cơ đơn giản và tan được.
+Nhóm vi khuẩn sinh axetat và hydro: phân hủy tiếp các chất
sinh ra trong giai đoạn đầu như axit propionic và các axit
dễ bay hơi, axit hữu cơ đa vòng thơm và alcohol…(những
chất này không thể được sử dụng trực tiếp bởi các vi khuẩn
sinh metane) thành axit axetic, CO2, H2 ,...


-Nhóm vi khuẩn sinh mêtan: chuyển hóa các axit
axetic, CO2, H2, axit formic, được sinh ra từ giai
đoạn thứ nhất và thứ hai thành CH4 và CO2. Nhóm
vi khuẩn này là nhóm vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt,
rất nhạy cảm với oxy và các chất 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.


1.2.2. Q trình tạo khí sinh học
-là một q trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều
phản ứng và cuối cùng tạo khí CH4, CO2.
-Q 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 I ( thủy phân )
+ Giai đoạn II ( sinh axit)
+ Giai đoạn III ( sinh mêtan)


Các giai đoạn của q trình tạo khí sinh học
Giai đoạn I

Giai đoạn II

Giai đoạn III

Khối vi khuẩn

Chất hữu cơ,
carbohdrates, chất
béo, protein.

Khối vi
khuẩn

H2, CO2
Acid acetic
Khối vi khuẩn

Acid propionic, Acid butyric,
các rượu khác và các thành
phần khác

CH4, CO2

H2, CO2
Acid acetic


1.3. 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 hữu cơ nguồn gốc từ chuồng ni (bị, lợn,
gà).
+Rác thải hữu cơ, rác thải sinh hoạt dễ phân hủy.
+Ngồi ra có thể sử dụng bèo Lục Bình,…


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

Vật ni

Bị sữa
Bị thịt
Lợn
Trâu
Gia cầm

Khả năng cho phân
hàng ngày của
500kg v.ni

Thể
tích :
m3
0,038
0,038
0,028
---0,028

Thành phần hố học
( % khối lượng phân tươi )

Trọng
Chất
lượng tan dễ
tươi (kg) tiêu
38,5
41,7
28,4
6,78
31,3

7,98
9,33
7,02
10,2

16,8

Nitơ

Photpho

Tỷ lệ
Carbon
/ Nitơ

0,38
0,70
0,83
0,31
1,20

0,10
0,20
0,47
---1,20

20-25
20-25
20-25
---7-15


Xử lý nguyên liệu nạp vào Biogas
- Nạp nguyên liệu lần đầu: Chuẩn bị 700 - 800kg phân tươi làm
nguyên liệu ban đầu.

- 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 thời gian nói trên, cần nạp nguyên liệu bổ sung và lấy
phần bã đã phân huỷ đi. Lượng bổ sung vào bằng lượng lấy
đi, không nên nạp quá nhiều hay quá ít.
- Nạp nguyên liệu thường xuyên hàng ngày chính là lượng
phân từ chuồng trại và từ hố xí trực tiếp chảy thẳng vào hầm.
- Lượng nước cũng được bổ sung sao cho tỉ lệ giữa phân và
nước là 1 : 5 (nghĩa là 1 phân : 5 nước).


1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể Biogas

 Mơi trường yếm khí
 Nhiệt độ
 Ẩm độ
 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 :

Ngun liệu

Phân bị
Phân g/c
Phân gà
Phân heo
Phân người

Sản
Hàm lượng Thời gian
lượng khí CH4 (%)
lên men
m3 /kg
(ngày)
phân khô

1,11
0,56
0,31
1,02
0,38

57
69

60
68
----

10
9
30
20
21


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

Cơng thức để tính thể tích hầm Biogas cho các trang
trại ni heo.

V= Vck + 6nLT
Trong đó: n là lượng heo ni thường xun 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, các bộ phận cố định, địi hỏi ít bảo
dưỡng.
- khơng có bộ phận nào bằng thép, chủ yếu
bằng xi măng. Do đó giá thành xây dựng
hầm biogas này tương đối rẻ.
* Nhược điểm:
- Áp suất khí thay đổi.

-Chi phí cao ( ở 1 số nước, do vật liệu xây
dựng hiếm, như xi-măng ở Châu Phi ).
-Đòi hỏi kỹ thuật xây dựng cao.
-Khí thẩm thấu qua vịm 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
* Nguyên lý hoạt động: Các chất thải sau quá trình phân hủy
sẽ tạo khí, chúng bị đẩy dần về phía cuối túi gas và chảy ra
hố chứa ở dạng bùn lỗng, bùn đó sẽ khơng cịn bốc mùi,
giịi bọ nữa.


Loại hầm sinh khí kiểu túi nilong
*Ưu điểm:
-Đào vị trí nơng, thích hợp với vùng có nước ngầm cao.
-việc lắp đặt hệ thống và vận hành đơn giản
-Chi phí cũng 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, khơng thích hợp cho

chiếu sáng bằng biogas.
- Tuổi thọ thấp, nhất là khi hầm bị nắng
chiếu trực tiếp (dưới 2 năm).
- Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ mơi trường
- Địi hỏi diện tích bề mặt lớn.


Mơ hình biogas cải tiến VACVINA
kết hợp giữa mơ hình hầm xây có vịm cuốn của Trung Quốc, mơ hình túi
ủ Biogas bằng chất dẻo Cơ-lơm-bia và mơ 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 ln 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 khơng 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 vịm
có cùng thể tích).


Quy trình xây dựng theo mơ 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.

 Loại bạt sử dụng trong xây dựng loại hầm này là HDPE (High Density
Polyethinel).
*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 nên hiệu quả cao trong suốt quá trình sử dụng cơng
trình.
- 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 tơng, 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.

2.3. Quy trình vận hành của hầm ủ biogas
- Nạp nguyên liệu thường
xuyên hàng ngày.
- Khuấy đảo dich phân
huỷ.
- Phá váng.
- Lấy bỏ lắng cặn.
- Theo dõi áp suất khí.


3. Ứng dụng của công nghệ biogas
3.1 Quy mô hộ gia đình


3.2 Quy mô công nghiệp