Nguyên lý quy trình sản xuất Biogas

Chia sẻ: Tra Sua Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

930
lượt xem 306
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự tạo thành khí sinh vật là một quá trình lên men phức tạp, xảy ra rất nhiều phản ứng cuối cùng tạo ra khí CH4 và CO2 và một số chất khác. Quá trình này được thực hiện theo nguyên tắc phân hủy kỵ khí, dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nguyên lý quy trình sản xuất Biogas

Download» AGRIVIET.COM I- NGUYEÂN LYÙ QUI TRÌNH SAÛN XUAÁT BIOGAS Biogas laø moät hoãn hôïp khí ñöôïc saûn sinh ra töø söï phaân huûy nhöõng hôïp chaát höõu cô döôùi taùc ñoäng cuûa vi khuaån trong moâi tröôøng yeám khí. Noù chieám tæ leä nhö sau: - CH4: 60-70%. - CO2: 30-40%. Phaàn coøn laïi laø moät löôïng nhoû khí N2, H2, CO, CO2,... Trong hoãn hôïp khí sinh vaät ta thaáy CH4 chieám moät soá löôïng lôùn vaø laø khí ñöôïc söû duïng chuû yeáu ñeå taïo ra naêng löôïng khi ñoát. Löôïng CH4 chòu aûnh höôûng bôûi quaù trình sinh hoïc vaø loaïi phaân maø ta söû duïng. CÔ CHEÁ TAÏO KHÍ SINH VAÄT TRONG HEÄ THOÁNG BIOGAS Söï taïo thaønh khí sinh vaät laø moät quaù trình leân men phöùc taïp xaûy ra raát nhieàu phaûn öùng, cuoái cuøng taïo ra khí CH4 vaø CO2 vaø moät soá chaát khaùc. Quaù trình naøy ñöôïc thöïc hieän theo nguyeân taéc phaân huûy kî khí, döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät yeám khí ñaõ phaân huûy töø nhöõng chaát höõu cô daïng phöùc taïp chuyeån thaønh daïng ñôn giaûn, moät löôïng ñaùng keå chuyeån thaønh khí vaø daïng chaát hoøa tan. Söï phaân huûy kî khí dieãn ra qua nhieàu giai ñoaïn vôùi haøng ngaøn saûn phaåm trung gian vôùi söï tham giöõa caùc chuûng loaïi vi sinh vaät ña daïng. Ñoù laø söï phaân huûy protein, tinh boät, lipid ñeå taïo thaønh acid amin, glycerin, acid beùo, acid beùo bay hôi, methylamin. cuøng caùc chaát ñoäc haïi nhö: Tomain (Ñoäc toá thòt thoái), saûn phaåm boác muøi nhö: Indol, Scatol. Vaø cuoái cuøng laø lieân keát cao phaân töû maø noù khoâng phaân huûy ñöôïc deã daøng bôûi vi khuaån yeám khí nhö lignin, cellulose. Tieán trình toång quaùt nhö sau: (C6H10 O5)n + n H2O VSV 3nCO2 + 3n CH4 + 4.5cal o o T = 35 C pH = 7 1
Download» AGRIVIET.COM Moät phaàn CO2 ñaõ bò giöõ laïi trong moät soá saûn phaåm quaù trình leân men nhö nhöõng ion K+, Ca++, NH3+, Na+. Do ñoù hoãn hôïp khí sinh ra coù töø 60 - 70% CH4 vaø khoaûng 30 - 40% CO2. Nhöõng chaát höõu cô lieân keát phaân töû thaáp nhö: ñöôøng, proteâin, tinh boät vaø ngay caû cellulose coù theå phaân huûy nhanh taïo ra acid höõu cô. Caùc acid höõu cô naøy tích tuï nhanh seõ gaây giaûm söï phaân huûy. Ngöôïc laïi lignin, cellulose ñöôïc phaân huûy töø töø neân gas ñöôïc sinh ra moät caùch lieân tuïc. Toùm laïi, quaù trình taïo khí methane coù theå dieãn ra theo hai con ñöôøng vaø moãi con ñöôøng goàm hai giai ñoaïn nhö sau: 1. Con ñöôøng thöù nhaát a. Giai ñoaïn 1 - Söï acid hoùa cellulose: (C6H10O5)n + H2O → 3nCH3COOH - Söï taïo muoái: Caùc bazô hieän dieän trong moâi tröôøng (ñaëc bieät laø NH4OH) seõ keát hôïp vôùi acid höõu cô CH3COOH + NH4OH → CH3COONH4 + H2O b. Giai ñoaïn 2 - Leân men methane do söï thuûy phaân cuûa muoái höõu cô. CH3COONH4 + H2O ⇔ CH4 + CO2 + NH4OH 2. Con ñöôøng thöù hai a. Giai ñoaïn 1 - Söï acid hoùa (C6H10O5)n + nH2O → 3nCH3COOH 2
Download» AGRIVIET.COM - Thuûy phaân acid taïo CO2 vaø H2 CH3COOH + 2H2O → 2CO2 + 4H2 b. Giai ñoaïn 2 Methane ñöôïc toång hôïp töø moät soá tröïc khuaån khi söû duïng CO2 vaø H2. CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O Nhö vaäy caû hai con ñöôøng naêng suaát taïo khí methane phuï thuoäc vaøo quaù trình acid hoùa. Neáu quaù trình leân men quaù nhanh hoaëc dòch phaân coù nhieàu chaát lieân keát phaân töû thaáp seõ deã daøng bò thuûy phaân nhanh choùng ñöa ñeán tình traïng acid hoùa vaø ngöng treä quaù trình leân men methane. Maët khaùc vi sinh vaät tham gia trong giai ñoaïn moät cuûa quaù trình phaân huûy kî khí ñeàu thuoäc nhoùm vi khuaån bieán döôõng cellulose. Nhoùm vi khuaån naøy haàu heát coù caùc enzyne cellulosase vaø naèm raûi raùc trong caùc hoï khaùc nhau. Haàu heát laø caùc tröïc truøng coù baøo töû (Spore). Theo A.R. Prevot chuùng coù maët trong caùc hoï: + Clostridium + Plectridium + Caduceus + Endosponus + Terminosponus Chuùng bieán döôõng ôû ñieàu kieän yeám khí cho ra: CO2, H2 vaø moät soá chaát tan trong nöôùc nhö formate, acetate, alcohol, methylique, methylamine. Tröø CO2, nhöõng chaát coøn laïi ñeàu coù khaû naêng cho electron vaø duøng ñeå dinh döôõng cho nhoùm vi khuaån sinh methane rieâng nhoùm vi khuaån yeám khí methane raát chuyeân bieät. Taát caû caùc vi khuaån naøy coù hai coenzyne ñaëc thuø: • Coenzyme M (2. mercaptoethan – sulfonic – acid) • Coenzyme F420 (Moät loaïi flavin mononucleotide) 3
Download» AGRIVIET.COM Hai coenzyme naøy ñeàu laø reductase, nghóa laø chuùng taûi electron töø nhöõng chaát cho electron ñeán moät chaát khaùc ñeå khöû hoøa chaát ñoù. Ñieàu ñaëc bieät laø cho tôùi nay ngöôøi ta chæ tìm thaáy hai coenzyme naøy coù ôû nhoùm vi khuaån sinh khí methane maø khoâng thaáy ôû nhoùm khaùc. Toùm laïi, caùc vi sinh vaät sinh methane theo nhieàu cô cheá phaûn öùng khaùc nhau nhö sau: • 8 H2 + 2 HCO3- + 2 H+ ⇔ 2 CH4 + 6 H2O • CH3CH2OH + CO2 ⇔ CH3COO- + H+ + CH4 • CH3 – CHOH – COO- + H2O → 2 CH3COO- + CH4 + HCO3- • 4 CH3CH2OH + 3 H2O ⇔ 4 CH3COO- + H+ + 3 CH4 + HCO3- • CH3CH2 CH2 COO- + 2 H2O + HCO3- ⇔ 4 CH3COO- + H+ + CH4 • CH3COO- + H2O → CH4 + HCO3- • 4 HCOOH + H2O → CH4 + 3 HCO3- + 3 H+ • Methanol 4 CH3OH → 3 CH4 + HCO3- + H2O + H+ • Methylamine thuûy phaân taïo methane 4 CH3NH3+ + 3 H2O → 3 CH4 + HCO3- + 4 NH4+ + H+ 2 (CH3)2NH2+ + 3 H2O → 3 CH4 + HCO3- + 2 NH4+ + H+ 4 (CH3)3NH+ + 9 H2O → 9 CH4 + 3 HCO3- + 6 NH4+ + 3 H+ Cô cheá leân men cuûa vi sinh vaät yeám khí ñöôïc toùm taét qua sô ñoà sau: 4
Download» AGRIVIET.COM Sô ñoà: Quaù trình leân men cuûa caùc chaát höõu cô do caùc vi sinh vaät yeám khí (Large,1983) Protein Lipid Carbohydrate Cellulose Starch, sugar ( ll l ) Amino acid Methanol Monosacharide Glycerol Fatty acid NH3 Butyrate Formate Acetate Ethanol CO2 Lactate H2 Succinate Propionate CH4 Ghi chuù: Hydrolytic vaø tieán trình leân men ( ) Tieán trình Acetogenic ( ) Tieán trình Methanogenic ( ) II- TÍNH TOAÙN QUY MOÂ 5
Download» AGRIVIET.COM Giaû thieát Tính toaùn TÍNH TOAÙN MOÂ HÌNH TUÙI BIOGAS BOØ HEO GAØ Toång soá boø (con) 4 20 400 Löôïng phaân thaûi ra 1 con/ngaøy (kg) 25 2 0.08 Tæ leä vaät chaát khoâ ôû phaân boø 18% 25% 40% Tæ leä vaät chaát khoâ ôû phaân ñöa vaøo xöû lyù 4% 4% 4% Thôøi gian löu (ngaøy) 10 10 10 Hieäu suaát xöû lyù cuûa tuùi biogas 75% 75% 75% Löôïng phaân töôi moãi ngaøy (kg) 100 40 32 Vaät chaát khoâ cuûa phaân 18 10 12.8 Löôïng dòch phaân ñeå xöû lyù moãi ngaøy(lit) 450 250 320 Theå tích dòch phaân ñöa vaøo tuùi biogas (lit) 4500 2500 3200 Theå tích thöïc cuûa tuùi biogas (lit) 6000 3333 4267 Theå tích thöïc cuûa tuùi biogas (m3) 6 3 4 Chieàu roäng cuûa tuùi (m) 1 1 1 Chu vi cuûa tuùi (m) 2 2 2 Ñöôøng kính cuûa tuùi (m) (ID) 0.64 0.64 0.64 Chieàu daøi tuùi (m) 18.85 10.47 13.40 TÍNH TOAÙN SOÁ LÖÔÏNG GIA SUÙC GIA CAÀM Chieàu roäng cuûa tuùi (m) 1 1 1 Chu vi cuûa tuùi (m) 2 2 2 Ñöôøng kính cuûa tuùi (m) (ID) 0.64 0.64 0.64 Thôøi gian löu ( ngaøy) 20 20 20 Theå tích thöïc cuûa tuùi biogas (m3) 10 10 10 Theå tích thöïc cuûa tuùi biogas (lit) 10000 10000 10000 Theå tích dòch phaân ñöa vaøo tuùi biogas (lit) 7500 7500 7500 Löôïng dòch phaân ñeå xöû lyù moãi ngaøy(lit) 375 375 375 Löôïng phaân töôi/con/ngaøy (kg lit) 25 2.00 0.08 Lượng nước tắm/con/ngaøy (l) 100 30.00 0 Lượng dịch phaân/con/ngaøy (l) 125 32 0.08 Toång soá heo (con) 3 11.71875 4687.5 6 3 12 4688
Download» AGRIVIET.COM III- THIEÁT KEÁ KYÕ THUAÄT AÙp duïng moâ hình biogas baèng tuùi plastic cho hoä gia ñình. Moâ hình goàm coù: - Hoá laéng caùt, hoá chöùa phaân, hoá chöùa nöôùc thaûi ra xaây baèng xi-maêng. - Tuùi chöùa phaân vaø tuùi tröõ gas baèng plastic - Van an toaøn vaø oáng daãn gas. 1- Hoá laéng caùt - Caùch chuoàng nuoâi 0.5m - Kích thöôùc: daøi 0.5m, roäng 0.5m, saâu 0.5m 2- Hoá chöùa phaân - Ñaët tieáp noái vôùi hoá laéng, ôû vò trí baûo veä ñöôïc tuùi uû, traùnh doøng nöôùc chaûy. - Kích thöôùc: vôùi tuùi coù ñöôøng kính 0.64m thì hoá coù chieàu roäng 0.9m, saâu 0.9m. - Chieàu daøi tuyø thuoäc vaøo soá löôïng gia suùc. 20 heo: daøi 10.5m 4 boø: 19m 400 gaø: 13.5m 3- Tuùi chöùa phaân 4- Thieát keá ñaàu vaøo, ñaàu ra - Duøng 2 oáng saønh ñöôøng kính 15cm. - Coät 2 ñaàu tuùi vaøo oáng baèng ruoät xe honda vaø daây keõm. - Ñaët vaøo hoá vôùi ñoä nghieâng vöøa phaûi sao cho ñaàu döôùi oáng caùch ñaùy hoá 40 – 50cm, ñaàu vaøo cao hôn ñaàu ra 10cm. 7
Download» AGRIVIET.COM 5- Tuùi döï tröõ - Tuùi 2 lôùp nylon 5 – 7m. - Ñaët ôû nôi maùt, traùnh aùnh naéng, traùnh bò vaät nhoïn ñaâm thuûng. III- TÌNH HÌNH TRIEÅN KHAI ÖÙNG DUÏNG TAÏI VIEÄT NAM Hieän nay moâ hình xöû lyù phaân gia suùc, gia caàm baèng heä thoáng biogas ñang ngaøy caøng phoå bieán ôû Vieät Nam. Ñoái vôùi caùc cô sôû chaên nuoâi lôùn, heä thoáng biogas ñöôïc xaây döïng vôùi quy moâ lôùn, trình ñoä kyõ thuaät cao, ñieàu kieän giaùm saùt chaët cheõ. Caùc heä thoáng naøy ñem laïi taùc duïng raát lôùn trong vieäc xöû lyù löôïng phaân vaø nöôùc thaûi khoång loà thaûi ra haèng ngaøy, loaïi boû ñöôïc nguy cô gaây oâ nhieãm moâi tröôøng, laây lan dòch beänh cho coäng ñoàng vaø saûn xuaát gas cho caùc heä thoáng phaùt ñieän noäi boä. Ngoaøi ra, khi xaây döïng heä thoáng biogas, ngöôøi ta thöôøng keát hôïp vôùi daây chuyeàn saûn xuaát phaân höõu cô, ñem laïi theâm moät nguoàn lôïi kinh teá ñaùng keå. Ñoái vôùi qui moâ chaên nuoâi hoä gia ñình, moâ hình xöû lyù biogas baèng tuùi uû plastic ñang ñöôïc phaùt trieån roäng raõi do ñaëc ñieåm giaù reû, deã laép ñaët vaø phuø hôïp vôùi moâ hình noâng traïi keát hôïp (VACB). Caùc moâ hình nhoû naøy giuùp caùc hoä noâng daân xöû lyù ñöôïc phaân vaø chaát thaûi gia suùc, traùnh oâ nhieãm moâi tröôøng, nhaát laø ôû caùc khu vöïc coù caùc hoä chaên nuoâi taäp trung cao ôû mieàn Baéc, cung caáp gas laøm giaûm chi phí sinh hoaït cho gia ñình vaø nöôùc thaûi ra sau khi xöû lyù ñem boùn cho caây troàng raát toát. Caùc khu vöïc ñang ñöôïc taäp trung nhaân roäng moâ hình biogas hieän nay: ôû mieàn Baéc taäp trung ôû tænh Haø Taây (huyeän Ñan Phöôïng, Quoác Oai theo döï aùn SGP/VN/98/003), ôû mieàn Nam taäp trung ôû laân caän Tp.HCM vaø ôû Taây Nam Boä thì taäp trung ôû Caàn Thô. 8
Download» AGRIVIET.COM GIÔÙI THIEÄU VEÀ TAØI LIEÄU Tài liệu bạn đang xem được download từ website WWW.AGRIVIET.COM WWW.MAUTHOIGIAN.ORG »Agriviet.com là website chuyên đề về nông nghiệp nơi liên kết mọi thành viên hoạt động trong lĩnh vực nông nghiệp, chúng tôi thường xuyên tổng hợp tài liệu về tất cả các lĩnh vực có liên quan đến nông nghiệp để chia sẽ cùng tất cả mọi người. Nếu tài liệu bạn cần không tìm thấy trong website xin vui lòng gửi yêu cầu về ban biên tập website để chúng tôi cố gắng bổ sung trong thời gian sớm nhất. »Chúng tôi xin chân thành cám ơn các bạn thành viên đã gửi tài liệu về cho chúng tôi. Thay lời cám ơn đến tác giả bằng cách chia sẽ lại những tài liệu mà bạn đang có cùng mọi người. Bạn có thể trực tiếp gửi tài liệu của bạn lên website hoặc gửi về cho chúng tôi theo địa chỉ email Webmaster@Agriviet.Com Lưu ý: Mọi tài liệu, hình ảnh bạn download từ website đều thuộc bản quyền của tác giả, do đó chúng tôi không chịu trách nhiệm về bất kỳ khía cạnh nào có liên quan đến nội dung của tập tài liệu này. Xin vui lòng ghi rỏ nguồn gốc “Agriviet.Com” nếu bạn phát hành lại thông tin từ website để tránh những rắc rối về sau. Một số tài liệu do thành viên gửi về cho chúng tôi không ghi rỏ nguồn gốc tác giả, một số tài liệu có thể có nội dung không chính xác so với bản tài liệu gốc, vì vậy nếu bạn là tác giả của tập tài liệu này hãy liên hệ ngay với chúng tôi nếu có một trong các yêu cầu sau : • Xóa bỏ tất cả tài liệu của bạn tại website Agriviet.com. • Thêm thông tin về tác giả vào tài liệu • Cập nhật mới nội dung tài liệu www.agriviet.com 9