Tiểu luận Biogas và vi sinh vật trong lên men biogas (tiếp)

BÀI TIỂU LUẬNBIOGAS VÀ VI SINH VẬT TRONG LÊN MEN BIOGASVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMNội dungChương I: Sơ lược nguồn nguyên liệu và xử lý nguyên liệu.Chương II: Tổng quan về công nghệ Biogas.Chương III: Thiết kế hầm Biogas.Chương IV: Ứng dụng công nghệ Biogas.VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMChương I :Sơ lược về nguồn nguyên liệu và việc xử lý nguồn nguyên liệu trước khi ủI.1 Nguồn nguyên liệu : Là phế liệu, phế thải trong sản xuất nông, lâm nghiệp, và các hoạt động sống , sản xuất và chế biến nông lâm sản.I.2 Phân gia súc : Là nguồn nguyên liệu chủ yếu hiện nay trong các hầm Biogas của nước ta.VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMKhả năng cho phân và thành phần hoá học của phân gia súc,gia cầm :Vật nuôiKhả năng cho phân hàng ngày của 500kg v.nuôiThành phần hoá học ( % khối lượng phân tươi )Thể tích : m 3Trọng lượng tươi (kg)Chất tan dễ tiêuNitơPhotphoTỷ lệ Carbon / NitơBò sữaBò thịtLợnTrâuGia cầm0,0380,0380,028----0,02838,541,728,46,7831,37,989,337,0210,216,80,380,700,830,311,200,100,200,47----1,2020-2520-2520-25----7-15I.3 Xử lý nguyên liệu :Nguyên liệu dùng để lên men tạo khí sinh học rất là phong phú, đa dạng và trước khi sử dụng cần phải chọn lọc kỹ và xử lý sao cho phù hợp với yêu cầu và chất lượng sau :Giàu cellulose.Ít LiginNH4+ ban đầu khoảng 2000mg/lTỷ lệ carbon / nitơ : 20/30Nguyên liệu phải được hoà tan trong nướcVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMẢnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và thành phần của khí thu được :Nguyên liệuSản lượng khí m3 /kg phân khôHàm lượng CH4 (%)Thời gian lên men (ngày)Phân bòPhân gia cầmPhân gàPhân heoPhân người1,110,560,311,020,3857696068----109302021VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMPha chế nguyên liệu, và hỗn hợp khí sau khi lên men ở 210CNguyên liệuSản lượng khím3/ kg ng.liệuThành phần sau 21 ngày (%)24 ngày80 ngàyCH4H2CO2Phân bòPhân bò +0,4% bã míaPhân bò +1% tro bếpPhân bò + 1% cellulosePhân bò +0,4% bã mía +1% urêPhân bò +1% lá tạp (1,7N)0,0630,0710,0610,0840,0810,0810,210,210,190,210,260,2260,057,660,452,868,068,01,12,12,9---------34,438,434,444,030,6---Chương II :TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BIOGASII.1 Biogas? - Khái niệm : Biogas hay còn gọi là công nghệ sản xuất khí sinh học, là quá 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.Thành phần Biogas : CH4, CO2, N2 ,H2, H2S , trong đó CH4, CO2 là chủ yếu.VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMII.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 còn gọi là quá trình lên men tạo Metan )Sơ đồ quá trình lên men Metan :VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMCH4 và CO2H2, CO2ACETATVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMGiai đoạn I	 	Giai đoạn II Giai đoạn IIIChất hữu cơ, carbohydrates , chất béo , protein .Khối Vi khuẩnH2 ,CO2Acid aceticAcid propionic , Acid butyric ,Các rượu khác và các thành phần khácKhối Vi khuẩnH2 , CO2Acid aceticKhối Vi KhuẩnCH4, CO2Tác dụng của vi khuẩn Vi khuẩn Vi khuẩn sinh khí lên men và thủy phân	 acetogenic MetanQuá trình lên men metan chia làm 3 giai đoạn :Giai đoạn I :Chất hữu cơ phức tạp:Chất hữu cơ đơn giản(PROTEIN, A.AMIN, LIPID) Vi khuẩnclosdium bipiclobacterium, bacillus gram âm không sinh bào tử, staphy loccus.VSV trong Biogas- Nhóm IV. QM(ALBUMOZ PEPIT,GLYXERIN, A.BÉO) Giai đoạn II : hình thành acid (pha acid) Nhờ vào vi khuẩn acetogenic bacteria (vi khuẩn tổng hợp acetat), các hydrates carbon  acid có phân tử lượng thấp (C2H5COOH, C3H7COOH, CH3COOH ) và pH môi trường ở dưới 5 nên gây thối. Các vi khuẩn tham gia trong pha này :VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMVi khuẩnSản phẩm (acid) tạo đượcBacillus cereusBacillus knolkampiBacillus megateriumBacterodies succigenesClostridium carnefectiumClostridium cellobinharusClostridium dissolvesClostridium thermocellaseumPseudomonasRuminococcus spA.acetic, A.lacticA.acetic, A.lacticA.acetic, A.lacticA.acetic, A.sucinicA.formic, A. aceticA.lactic, Etanol, CO2A.formic, A.aceticA.lactic, A.sucinic, EtanolA.formic, A.acetic, A.lactic, A.sucinic, EtanolA.formic, A.acetic,A.sucinicHình ảnh của vi khuẩn bacillus cereusVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMGiai đoạn III : hình thành khí MetanSản 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 khoáng (pH của môi trường chuyển sang kiềm).Các vi khuẩn tham gia :VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMVi khuẩnSản phẩm cơ chấtMethanobacterium omelianskiiMethanopropionicumMethanoformicumMethanosochngeniiMethanosuboxydansMethanosarcina barkerliMethanococcusvanirielliMethanorumin anticumMethanococcusmazeiMethanosarcinamethanicaCO2, H2, rượu bậc I và rượu bậc IIA.PropionicH2,CO2, A.formicA.aceticAcid(butyric,valeric, capropionic)CO2, H2, A.acetic, MetanolH2, A.formicH2, A.formicAcid( acetic, butyric )Acid( acetic, butyric )Các phản ứng hoá học :Cao p.tử  CO2 + H2 + CH3COO- . + C2H5COOH + C3H8COOHCH3COO- + H2O  CH4 +HCO3- + Q4H2 + HCO3- +H2O  CH4 + H2O + QVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMCác phản ứng sinh hoá xảy ra chủ yếu trong quá trình lên men yếm khí :Phương trìnhNăng luợng4H2 + H+ + HCO3-  CH4 + 3H2OTỪ FORMIATE4HCOOH  CH4 + 3HCO3- + 3H+HCOOH  H2 + CO2TỪ ACETATE CH3COO- +H2O  CH4 +3HCO3-TỪ PROPIONATEC2H5COO- +2H2O  CH3COO- +3H2 . + CO2C2H5COO- + 2H2O  7/4 CH3COO- + .. 5/4 H2O +3/2 H2O-136-130-30+80-53Phương trìnhNăng lượngMETHANOL4CH3OH + H2O  CH3COO- + 3H+ + H2OETHANOLC2H5OH +H2O  CHCOO- + 5H2 + CO2 + H+C2H5OH + H2O  3/2CH4 +1/2CO2 +H2OPROPANOLC3H7OH +3H2O  CH3COO- +5H2 +CO2 + H+C3H7OH +3H2O  9/4CH4 + 3/4CO2 + 5/2H2O-314+2-96+84-118II.3 Mô tả kỹ thuật BiogasCó 2 loại hầm biogas chính :Loại hầm gây men chất hữu cơ theo mẻLoại hầm gây men chất hữu cơ liên tụcVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMGây men chất hữu cơ theo mẻ : Bã đã lên menPhản ứngNắp di độngCửa khí raNắp lấy phânCửa raVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMGây men chất hữu cơ liên tụcLoại hấm sinh khí kiểu vòm cố địnhLoại hầm sinh khí có nắp đậy di động (như phao nối )Loại hầm sinh khí kiểu túiVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMLoại hấm sinh khí kiểu vòm cố địnhVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMLoại hầm sinh khí có nắp đậy di độngVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMLoại hầm sinh khí kiểu túiVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMII.4 Làm sạch khí Biogas :Loại trừ CO2: dùng KOH, NaOH, Ca(OH)2 NaOH + CO2  Na2CO3 + H2ONa2CO3 + CO2 + H2O  NaHCO3Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMLoại trừ H2S : dùng Na2CO3 hoặc hợp chất sắt H2S + Na2CO3  NaHS + NaHCO3P.PHÁP IRONFILING (MẠT SẮT) :Fe2O3 + 3H2S  Fe2S3 + H2O*Phục hồi Fe2O3 :2Fe2S3 + 3O2  2Fe2O3 + 3S2Loại trừ bùn trong bể phân huỷ VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMChương III Thiết kế hầm BiogasIII.1 Lựa chọn loại hầm thích hợp : Việc lựa chọn hầm còn tùy thuộc vào điều kiện của khu vực xây dựng hầm (loại đất, loại đá, ).III.2 Quy mô của hầm : Tùy thuộc vào yêu cầu, điều kiện của người xây dựng, cũng như lượng nguyên liệu cung cấp có phong phú hay không.VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMThiết kế hầm Biogas(quy mô vừa)1. Lựa chọn nền móng: tùy vào khí hậu, đất, nước ngầm.2.Dung tích của hầm: dựa vào lượng khí cần cho việc tiêu thụ và khí được dùng ra sao. Đảm bảo 1,5-2m3 / người.3.Tính toán – Thiết kế .VSV trong Biogas- Nhóm IV. QMHầm sinh khí có hình cầu trònVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMCác yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men :Nhiệt độĐộ pHTỷ lệ Carbon / NitơTỷ lệ pha loãngĐặc tính nguyên liệuTốc độ bổ sung nguyên liệuCó mặt không khí và độc tốVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMChương IVỨng dụng công nghệ BiogasQuy mô nhỏ ở hộ gia đình Quy mô sản xuất trung bìnhQuy mô lớnVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMSử dụng biogas ở quy mô nhỏMáy phát điện chạy bằng BiogasĐèn sử dung khí BiogasQuy mô lớn hơn : ứng dụng trong sản xuất và thay thế nhiên liệu cho động cơMô hình nhà máy sử dụng Biogas cung cấp điệnXe hơi , tàu hoả sử dụng nhiên liệu biogasVSV trong Biogas- Nhóm IV. QMSử dụng năng lượng BiogasCẢM ƠN CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕINhóm IV – DH06QMĐẶNG QUANG NGỰHUỲNH THỊ TUYẾT NHUNGHOÀNG BẢO PHÚTRẦN THỊ KIM PHƯƠNGTRẦN THỊ PHƯỢNG