Bài tiểu luận nhóm môn vi sinh vật môi trường công nghệ biogas

Bài tiểu luận
Vi Sinh Vật


Ô nhiễm môi trường và công
nghệ xử lý ô nhiễm mơi
trường chi phí thấp

Giảng viên: TS. Dư Ngọc Thành
Sinh viên:


Bài Tiểu luận

Khái niệm
Ơ nhiễm
mơi trường

Cơng nghệ xử lý
ơ nhiễm MT
chi phí thấp

Tài Liệu
tham khảo


Ô nhiễm môi trường
Ô nhiễm môi trường là hiện tượng mơi trường tự
nhiên bị bẩn, đồng thời các tính chất vật lí, hóa học, sinh
học của mơi trường bị thay đổi, gây tác hại tới đời sống
của con người và các sinh vật khác.

Ô nhiễm chủ yếu do hoạt động của con người gây
ra. Ngồi ra, ơ nhiễm cịn do một số hoạt động của tự
nhiên: núi lửa phun nham thạch gây nhiều bụi bặm, thiên
tai lũ lụt tạo điều kiện cho nhiều loài vi sinh vật gây bệnh
phát triển.


Cơng nghệ xử lý
Ơ nhiễm MT
chi phí thấp

Biogas

XLNT bằng bãi lọc
trồng cây
Constructed wetland


2.Tổng quan
công nghệ
Biogas

5. Kết luận
công nghệ
Biogas

Biogas

4. Ứng dụng
công nghệ

Biogas

3. ưu điểm,
nhược điểm
công nghệ
Biogas


2.1.
Khái niệm
2.6.
Sơ lược
nguyên liệu

2.2.
Cơ sở lý thuyết
2.Tổng quan
công nghệ
Biogas

2.5.
Các yếu tố A/H
QT lên men

2. 4.
Thiết kế
hầm Biogas

2. 3.
Các VSV trong

bể Biogas


2.1. Khái niệm

Biogas hay cịn gọi là cơng nghệ sản xuất khí
sinh học, là q trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn
cống rãnh, để tạo ra nguồn khí sinh học sử dụng trong
hộ gia đình hay trong sản xuất.
Khí Biogas là khí sinh học, là một hỗn hợp khí sản sinh
từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác động của
vi khuẩn trong mơi trường yếm khí (cịn gọi là kỵ khí).
Thành phần Khí Biogas : CH4, CO2, N2 ,H2, H2S …,
trong đó CH4, CO2 là chủ yếu.
Bản chất của phương pháp kỵ khí
Là các chất thải được phân hủy nhờ các vi sinh vật
(VSV) trong điều kiện hồn tồn khơng có oxy.


2.2. Cơ sở lý thuyết của công nghệ Biogas
Dựa vào các vi khuẩn yếm khí để lên
men phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ sinh ra
một hỗn hợp khí có thể cháy được : H2, H2S,
NH3, CH4, C2H2,… trong đó CH4 là sản
phẩm khí chủ yếu (nên cịn gọi là quá trình
lên men tạo Metan ).
2.2.1. Sơ đồ quá trình lên men Metan

Quá trình lên men metan chia làm 3 giai đoạn
Giai đoạn I

Giai đoạn II

Giai đoạn III

Khối Vi khuẩn

Chất hữu cơ,
carbohydrates ,
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

Tác dụng của vi khuẩn
lên men và thủy phân

Vi khuẩn
acetogenic

CH4,
CO2
H2 , CO2
Acid acetic

Vi khuẩn sinh khí
Metan


Giai đoạn I
Ở giai đoạn I này nhờ vào vi sinh vật các hydrates
carbon  acid có phân tử lượng thấp ( C2 H 5COOH ,
C3H7COOH, CH3COOH …) và pH môi trường ở dưới 5
nên gây thối.
Chất hữu cơ phức tạp

(PROTEIN, A.AMIN, LIPID)

Vi khuẩn

closdium bipiclobacterium,
bacillus gram âm không sinh
bào tử, staphy loccus.

Chất hữu cơ đơn giản
(ALBUMOZ PEPIT,GLYXERIN, A.BÉO)

Giai đoạn II : Hình thành acid (pha acid)
Các chất hữu cơ phân hủy thành các axit
hữu cơ, CO2, H2 và các sản phẩm khống hóa
khác dưới tác dụng của enzym cellulosase:
CxHyOz →  các axit hữu cơ, CO2, H2
Các vi khuẩn tham gia trong pha này


Vi khuẩn

Sản phẩm (acid) tạo được

Bacillus cereus
Bacillus knolkampi
Bacillus megaterium
Bacterodies succigenes
Clostridium carnefectium
Clostridium cellobinharus
Clostridium dissolves
Clostridium thermocellaseum
Pseudomonas

A.axetic, A.lactic
A.axetic, A.lactic
A.axetic, A.lactic
A.axetic, A.sucinic
A.formic, A. axetic
A.lactic, Etanol, CO2
A.formic, A.axetic

A.lactic, A.sucinic, Etanol
A.formic, A.axetic, A.lactic,
A.sucinic, Etanol
A.formic, A.axetic,A.sucinic

Ruminococcus sp


Hình ảnh của vi khuẩn bacillus cereus


Giai đoạn III : Hình thành khí Metan
Sản phẩm của pha acid là nguyên liệu để
phân huỷ ở giai đoạn này, tạo ra hỗn hợp khí :
CH4, CO2, H2S, N2, H2, và muối khống (pH
của mơi trường chuyển sang kiềm).


Ở giai đoạn này các axit hữu cơ, CO2, H2 tiếp tục
bị tác động bởi các vi khuẩn metan
CO2 + 4H2   →  CH4 + 2H2O
CO  + 3H2   →  CH4 + H2O
4CO + 2H2  →  CH4 + 3CO2
4HCOOH    →   CH4 + 3CO2 + 3H2O
4CH3OH      →  3CH4 + 2H2O + CO2
CH3COOH  →  CH4 + H2O
Các vi khuẩn tham gia


Vi khuẩn

Sản phẩm cơ chất

Methanobacterium
omelianskii
Methanopropionicum
Methanoformicum
Methanosochngenii
Methanosuboxydans

CO2, H2, rượu bậc I và rượu
bậc II
A.Propionic
H2,CO2, A.formic
A.acetic
Acid(butyric,valeric,
capropionic)
CO2, H2, A.acetic, Metanol
H2, A.formic
H2, A.formic
Acid( acetic, butyric )
Acid( acetic, butyric )

Methanosarcina barkerli
Methanococcusvanirielli
Methanorumin anticum
Methanococcusmazei
Methanosarcinamethanica

Tổng qt q trình phân huỷ kỵ khí
- Đầu tiên là sự tạo thành các axit hữu cơ nên pH giảm
xuống rõ rệt (lên men axit).
- Các axit hữu cơ và hợp chất chứa nitơ tiếp tục phân
hủy tạo thành các hợp chất khác nhau và các chất khí như
CO2, N2, H2 và cả CH4 (bắt đầu lên men metan).
- Các VSV kỵ khí phát triển mạnh cịn các VSV hiếu
khí bị tiêu diệt.
- Các vi khuẩn metan phát triển rất mạnh và chuyển
hóa rất nhanh để tạo thành CO2 và CH4 (giai đoạn lên men
metan cò gọi là lên men kiềm).


2.3. Các vi sinh vật trong bể Biogas
Sự tăng trưởng của vi khuẩn và các vi khuẩn trong
bể tùy thuộc loại phân sử dụng và  điều kịên nhiệt độ. Có 5
nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas như sau:
1. Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose 
2. Nhóm vi khuẩn sinh khí metan.
3. Nhóm vi khuẩn thủy phân
4. Nhóm vi khuẩn tạo axit gây lên men
5. Nhóm vi khuẩn tạo Aceton


Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose
Những vi khuẩn này đều có enzym cellulosase và
nằm rải rác trong các họ khác nhau, hầu hết các trực
trùng, có bào tử (spore). Theo A.R.Prevot, chúng có
mặt trong các họ: Clostridium, Plectridium,
Caduceus, Endosponus, Terminosponus. Chúng biến

dưỡng trong điều kiện yếm khí cho ra: CO2, H2 và
một số chất tan trong nước như Format, Acetat,
Alcool methylic, Methylamine. Các chất này đều
được dùng để dinh dưỡng hoặc tác chất cho nhóm vi
khuẩn sinh khí metan.


Clostridium


Nhóm vi khuẩn sinh khí metan
Nhóm này rất chun biệt và đã được nghiên
cứu kỹ lưỡng bởi W.E.Balch và cộng tác viên ở
USA (1997), được xếp hạng thành:
3 bộ (Order)
4 họ (Family)
17 loài (Genus)


 Họ Methanococcaceae
Có một chi Methanococcus gồm sáu lồi sống ở môi
trường ấm hoặc nhiệt độ cao. H2 + CO2 và format được sử
dụng làm cơ chất sinh mêtan.
Phần lớn các lồi đều có thể cố định CO2; nguồn nitơ, lưu
huỳnh được sử dụng là ammonium, nitơ khí, alanin, purin,
sulfid và lưu huỳnh tự do.
 Họ Methanosarcinaceae
Gồm toàn bộ các lồi cổ khuẩn có khả năng sử dụng
acetat hoặc các hợp chất có nhóm methyl làm cơ chất để
sinh mêtan. Các lồi thuộc họ này hồn tồn khơng chuyển

hố format, và đa số khơng có khả năng phát triển trên
nguồn cơ chất H2 + CO2 mà sử dụng acetate, methanol, H2
+ CO2 làm cơ chất sinh mêtan.


Họ Methanomicrobiaceae
Gồm sáu chi với hình thái khác nhau nhưng
giống nhau về các đặc điểm sinh lý. Trừ một trường
hợp ngoại lệ cịn tất cả các lồi đều sử dụng H2 +
CO2 và format làm cơ chất, có khả năng cố định
CO2, tuy nhiên acetat và pepton đều có tác dụng
kích thích sinh trưởng.
Họ Methanocorpusclaceae
Có đặc điểm gần với họ Methanomicrobia-ceae và
chỉ có 1chi, Methanocorpusculum, có tế bào hình
cầu nhỏ.