Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
Trường……………….
Khoa………………….
TIỂU LUẬN
Tính Toán Thiết Kế Mô
Hình Biogas Cho Hộ
Gia Đình
Trang 1
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
Mục lục
I, lợi ích của khí sinh học và biogas 3
1, giải quyết vấn đề chất đốt lợi ích xã hội 3
2, kích thích phát triển nông nghiệp 4
3,biogas sự cải thiện sức khỏe cộng đồng 5
4 biogas vấn đề cơ giới hóa nông nghiệp 6
II, phân loại hầm biogas 6
1, loại bán liên tục 6
a, loại nắp vòm cố định 6
b, loại nắp di động 7
c, loại kiểu túi 8
d, kiểu nước ngoài 9
2. loại nạp theo kiểu từng mẻ 10
III, thiết kế mô hình biogas cho hộ gia đình 10
Trang 2
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
LỜI MỞ ĐẦU
Thực tại ô nhiễm môi trường trong những thập niên gần đây đang là một
vấn đề cấp bách của xã hội, hiện tượng ô nhiễm môi trường thì đang diễn ra khắp

4
và H
2
O. Khí CH
4
có thể cháy
được nên được ứng dụng để làm chất đốt và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác.
Trong thiên nhiên quá trình phân hũy kị khí của xác sinh vật cũng sảy ra ở
đáy ao hồ nước đọng vì ở đó không có O
2
. Khí sinh học trong trường hợp này
được gọi là khí bùn ao hoạc là khí đầm lầy. Ngoài ra khí đốt thiên nhiên cũng có
bản chất như khí sinh học. khi này được hình thành qua nhiều thời kì địa chất nên
có hàm lượng CH
4
rất cao,khoản trên 90%. Ngoài ra quá trình phân hủy kị khí
cũng xảy ra trong đường tiêu hóa của các động vật. khí này được tích tụ lai có thể
dẫn đến bệnh đầy hơi ở động vật.
Trang 3
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
Ngày nay nhờ áp dụng hiện tượng phân hủy kị khí của xác sinh vật nói
trên để sinh khí CH
4
thì công nghệ khí sinh học được áp dụng rất rộng rãi
trong và ngoài nước để sử dụng làm khí đốt và giải quyết ô nhiễm môi
trường. Nguyên liệu để sản xuất khí sinh học cũng là những chất rất phổ biến
trong nền sản xuất nông nghiệp, đa số là những phụ phẩm của nông nghiệp
và thường thì bị bỏ đi như: những hợp chất hữu cơ, phân các loại động vật,
thân các loài thực vật như bèo cỏ, rơm rạ.

hidrosunfua và một số chất khác….trong đó có khí metan là khí cần thiết cho
mục đích của con người,hỗn hợp khí này sẽ được đi theo một đường ống và
dẫn tới các thiết bị sử dụng theo mục đích của con người,còn lại là phân và
các chất bã sẽ được thải ra ngoài qua hệ thống thải bã. Cứ như thế nguyên
liệu được nạp vào một cách liên tục và quá trình cứ diễn ra một cách tự động
Trang 4
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
nhờ vào sự chênh lệch áp xuất giữa bên trong và bên ngoài do khí được sinh
ra.
I. Lợi ích của khí sinh học và biogas .
Như đã nói trên thì việc phát triển mạnh công nghệ khí sinh học thành
công đã mang lại rất nhiều những tiện lợi cho cuộc sống của người dân và
góp phần vào việc giải quyết triệt để vấn đề môi trường,đặc biệt là trong
ngàng chăn nuôi có thể nói công nghệ này mang lại rất nhiều lợi ích, và góp
phần rất lớn trong việc phát triển kinh tế đất nước và đặc biệt là đối với các
nước đang phát triển như chúng ta hiện nay.
Đối với nước ta hiện nay mặc dù công nghệ này mới được phát triển
cách đây không lâu,khoản đầu thập niên 60 nhưng đã mang lại rất nhiều lợi
ích, chúng ta sẽ tìm hiểu một số lợi ích chính mà biogas đã mang lại như.
- Thứ nhất lợi ích về mặt xã hội
- Thứ hai lợi ích trong nông nghiệp
- Thứ ba lợi ích môi trường.
1. giải quyết vấn đề chất đốt,lợi ích xã hội
Việc phát triển khí sinh học là một bước tiến quang trọng để tiến tới
giải quyết vấn đề thiếu chất đốt ở nông thôn, đó là mối quan tâm của cộng
đồng dân cư nông thôn. Sử dụng biogas, một chất đốt thu được từ các nguồn
sinh vật dồi dào trong tự nhiên, là một nguồn thay thế cho các nhiên liệu rắn
như than và củi đã mang lại một sự thay đổi cơ bản trong lịch sử chất đốt đối
với các vùng nông thôn. Đó là một sáng tạo kỹ thuật quan trọng không chỉ

cơ. Phân người và súc vật, rơm rạ và chất thải thực vật, các loại lá cây đều
có thể trở thành phân bón sau khi lên men qua phân hủy ở những hầm
biogas đậy kín không khí. Thành phần nitơ của chúng được chuyển thành
amoniac dễ dàng hấp thụ hơn đối với các cây trồng, như vậy cải thiện được
phân bón. Theo kết quả nghiên cứu của các viện nông nghiệp thì thành phần
amoniac của phân hữu cơ được ủ men trong 30 ngày ở một hầm biogas đã
tăng lên 19.3% và thành phần photphat hưu ích tăng lên 31.8%.ủ kín phân
hữu cơ này trong các hầm biogas cũng ngăn cản được sự bốc hơi và mất mát
amoniac.
Phân được ủ trong các hầm biogas đã chứng tỏ làm tăng năng suất
nông nghiệp. theo thực nghiêm, năng suất ngô có thể tăng 28%.lúa nước tăng
10% . lúa mì tăng 12,5% . bông tăng 24,7%.
Nếu dùng nước thải từ hầm biogas để ngâm hạt giống thì số lượng hạt
giốn này mầm sẽ tăng cao hơn hẳng so với hạt giống không được ngâm
phân,ngoài ra thì khí biogas còn được sử dụng ở một số nước tiến để bảo
quản hoa quả được lâu hơn.
Các thân cây, các loại cỏ dại mọc ở nước, lá cây và các chất thải khác
đều là những vật liệu tốt cho việc sản xuất biogas . Người nông dân có thể
tích trữ được các vật liệu này để đưa vào hầm biogas trong bất kỳ thời gian
nào, do vậy làm tăng nguồn phân bón cho cây trồng. Các chất hữu cơ như
phân động vật, các loại cây xanh, sau khi phân hủy để sản xuất biogas lại trở
thành một loại phân hữu cơ giàu dinh dưỡng. các nguyên tố N,P,K của
nguyên liệu sau khi phân hủy hầu như không bị tổn thất mà lại chuyển hóa
sang dạng phân mà cây trồng dễ hấp thụ. Thí nghiệm đã cho thấy phân được
phân hủy trong thiết bị biogas so với phân được lưu giữ trong bể chứa phân
để hở có hàm lượng nitơ tổng số cao hơn là 14% và hàm lượng nito amoni
cao hơn là 19,4%. Bã thải của thiết bị cả phần lỏng và phần đặc khi sử dụng
để bón cho cây đều cho năng suất tăng. khi được bón loại phân này thì cây
trồng phát triển khỏe mạnh ít sâu bệnh. Tác dụng cải tạo đất của phân KSH
cũng thể hiện rõ sau 2 – 3 năm bón liên tiếp.

bỏng không kém. Như vậy việc gom xác động thực vật lại để phân hủy một
chỗ và sử dụng khí metan là một cách góp phần giảm nguy cơ gây hiệu ứng
nhà kính.
4. biogas và vấn đề cơ giới hóa nông nghiệp
Phát triển biogas cũng có thể tạo nên một nguồn nhiên liệu mới cho
việc cơ giới hóa nông nghiệp. Hiện nay, ở một số quốc gia trong đó có Việt
Nam, biogas được dùng với số lượng lớn không chỉ để nấu ăn, thắp sáng, mà
còn để kéo các máy nông nghiệp.
Biogas được dùng như một loại nhiên liệu chất lượng cao để nấu ăn và
thắp sáng, cũng như cơ giới hóa, điện khí hóa nông nghiệp: biogas được dùng
để chạy các máy phát điện công suất nhỏ quy mô hộ gia đình, và một số động
cơ khác. Ta có thể nêu một vài con số tổng quát để lập
kế hoạch khi cần thiết. một mét khối biogas thắp sáng
một ngọn đèn 60W trong 6-7 giờ, hoặc chạy động cơ đốt
trong 1 mã lực làm việc được 2 giờ, tương đương với
năng lượng của 0,6 – 0,7 kg xăng. Nó cũng có thể sản ra
được 1,25kWh điện năng. Để thuận lợi trong việc vận
Trang 7
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
hành các thiết bị khí sinh học người ta thường cải tiến các thiết bị dùng các
loại nhiên liệu cũ để dùng nhiên liệu mới như là bộ chế hòa khí GATEC
dùng để cải tiến máy nổ có thể dùng song song cả hai loại nhiên liệu là khí
biogas và xăng hoặc dầu.
II. Phân loai hầm biogas
Các loại hầm Biogas hiện nay được chia ra thành hai loại chính theo
cách thức nạp nguyên liệu, đó là kiểu nạp nguyên liệu theo kiểu bán liên tục
và nạp theo mẻ.
1. Loại bán liên tục
a, loại hầm biogas sinh khí kiểu vòm cố định

lượng nguyên liệu đưa vào hâm. Thời gian duy trì nguyên liệu trong hầm khoản
30 ngày đối với môi trường khí hậu ẩm và 50 ngày đối với vùng khí hậu lạnh. Sử
dụng phân chuồng với chất đặc, rắn 9 %, năng suất khí sản ra chiếm 0,2-0.3 dung
tích ứng với khối lượng nguyên liệu cho vào trong ngày một cách tương đối ổn
định. Áp lực khí tùy thuộc vào thùng chứa khí trên một đơn vị diện tích và thay
đổi trong phạm vi 4-8 cm áp lực nước.
Trang 9
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
Ưu điểm
-Độ chiệu lực tốt, bền, sử dụng được lâu.
- ổn định được áp suất trong hầm
Nhược điểm
-Nắp vòm thường làm bằng thép có độ bền trung bình. Giá thành cao. việc
chống ăn mòn khó khăn do nắp phải di động.
c. hầm sinh khí kiểu túi.
Hầm kiểu này bao gồm một ống trụ bằng chất dẻo tổng hơp hoặc bằng một
túi chất dẻo mềm là phụ phẩm của các nhà máy sản xuất nhôm, kèm theo túi chất
dẻo này lắp thêm các ống nạp chất liệu vào túi và ống tháo bã phân ra . lắp một
ống lấy khí từ túi ra ngoài. ống nạp chất liệu được đặt sao cho áp lực trong túi duy
trì thấp hơn 40 cm áp lực nước. khí sinh ta tập trung trong túi dưới dạng dưới một
màng chất dẻo co dãn tốt theo áp suất lớn hay nhỏ. Một hầm sinh khí kiểu túi với
dung tích 50m
3
và vân nậng 270 kg và dễ dàng bố trí vào trong một rãnh nông.
Nguyên liệu được nạp vào trong túi theo kiểu bán liên tục với một khối lượng
bằng với lượng bã được lấy ra từ cửa tháo.
Thời gian để ủ chất
liệu thay đổi tùy theo loại
phân động vật từ 60 ngày ở

-Dễ bị hư hỏng và việc sửa chữa có khó khăn hơn ở vùng nông thôn hẻo
lánh. Và thường bị thủng do bị chuột cắn hay là các vật sắc nhọn đâm phải.
-nhưng về mùa đông thì phải có biện pháp ủ kín chống rét nếu không thì hệ
thống sẽ hoạt động không hiệu quả do không có lớp cách nhiệt với môi trường.
d. hầm sinh khí kiểu nước ngoài
Loại hầm khí kiểu này ít gặp ở Việt Nam do yêu cầu kỹ thuật phức tạp, loại hầm kiểu
này có thêm hệ thống sinh nhiệt bộ phận này giúp cho hầm có thể đạt được năng suất
phân hủy khí cao nhất. và một nguyên nhân nữa mà khiến cho các loại này ít ở Việt Nam
là chi phí xây dựng khá cao.
2.Loại hầm biogas theo kiểu nạp nguyên liệu theo từng mẻ.
Loại này thường làm đối với các nới có nguồn nguyên liệu lớn, dồi dào và thường
tập trung hầm chủ yếu là loại hầm dùng túi ủ loại lớn và thường đào hầm ủ nguyên liệu
thường là rác thải của các nhà máy tinh bột, hay là các hợp tác xã dùng để xử lý một
lượng lớn rác thải nông nghiêp, nguyên
Trang 11
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
liệu được nạp vào một lần và đậy kín nắp lại, hầm sinh khí liên tục trong khoản vài tháng
tùy thuộc vào lượng nguyên liệu đưa vào, sau một thời gian nguyên liệu phân hủy hết thì
sẽ được thay mới bằng một lượng nguyên liệu mới. loại này không thích hợp cho các hộ
gia đình có quy mô nhỏ lẻ, chỉ dùng cho các khu vực có một nguồn nguyên liệu dồi dào.
Chi phí để lắp đặt cũng tương đối rẻ so với lợi nhuận mà nó mang lại. Thường là các hầm
không xây mà đào trên mặt đất cho nên loại này yêu cầu một diện tích khá lớn và phải xa
khu dân cư để tránh các vấn đề sảy ra ngoài ý muốn. Nhưng ngược lại thì loại này lại có
thể sử lý được một lượng rác vô cùng to lớn và lượng khí hầm này sinh ra thì rất là mạnh.
III. Thiết kế hầm biogas cho hộ gia đình.
Để ước tính và xây dựng được một mô hình hầm biogas cho các hộ gia đình có quy mô
nhỏ và vừa thì ta cần phải biết một số thông số về các loại nguyên liệu được đưa vào sản
xuất khi.
Đặc tính và sản lượng của một số nguyên liệu

0,02-0.05
0,18-0,34
24-25
24-25
12-13
5-15
2,9-10
12-25
48-117
15-32
15-32
40-60
50-60
60-70
0,3-0,5
1,5-2,0
470
470
130
1,925
16.9
Bảng 01
Hiện nay đã có nhiều mẫu hầm biogas được đưa vào thực tế sử dụng tại Việt Nam và các
nước khác trên thế giới, và sau một thời gian sử dụng thì loại nào cũng có các ưu và
nhược điểm. Nay dựa trên cơ sở hầm biogas cải tiến vacvina và hầm biogas nắp di động
của Ấn Độ thì nhóm có ý tưởng đưa ra một loại hầm biogas mới khác lạ hoàn toàn so với
các loại hầm biogas trước đây.
Mô hình hầm biogas với công nghệ cải tiến có thể khắc phục được những hạn chế
của những mô hình trước như:
Loại mô hình bằng túi nilon tuy rẻ tiền, dễ lắp đặt và sử dụng nhưng chưa giải

- Một cửa ra để thải bã ra ngoài sau khi đã phân hủy.
- Một lỗ thoát khí nhiên liệu để đưa khí vào sử dụng.
Trang 13
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
Sơ đồ nguyên lý hoạt động hầm biogas cải tiến.
Điểm đặc biệt của mô hình cải tiến này góp phần tạo nên sự khác biệt và khắc phục được
nhược điểm bị đóng ván của những hầm trước kia là: ở chính giữa hầm có một vách ngăn
tương đối,vách ngăn này có vai trò chia hầm ra thành hai nửa và tạm thời và gần như chia
thành hai nhiệm vụ khác nhau, một bên là nguyên liệu mới vào còn đang phân hủy và
một bên là phân đã và đang bị phân hủy.
Trang 14
Bài tiểu luận: Mtk32 Tính Toán Thiết Kế Mô Hình Biogas Cho
Hộ Gia Đình
Mặt cắt vách ngăn cải tiến
Vách ngăn này là một vách ngăn đặc biệt: được cấu tạo gần giống như một cánh cửa để
có thể mở ra một cách dễ dàng khi cần sửa chữa bể.
Về nguyên lý hoạt động thì loại hầm này cũng hoạt động giống như những hầm
biogas khác :
Đầu tiên thì nguyên liệu được nạp vào lần đầu bằng cả cửa chính, cửa vào và cửa
ra sau đó đóng kín tất cả các của lại,đặc biệt là cửa trên, phải chèn thêm đất sét dẻo rồi
mới đóng nắp để tránh khí thoát ra,sau một tuần thì hầm bắt đầu sinh khí, sau đó khoảng
20 ngày thì tiếp tục nạp nguyên liệu vào hàng ngày theo lối bể vào, vì lượng nguyên liệu
nạp lần đầu đã bị phân hủy một lượng đáng kể. Tại ngăn bên này của bể phân hủy
nguyên liệu bị phân hủy một phần, khi tiếp tục nạp nguyên liệu theo lối vào thì nguyên
liệu sẽ bị tràn qua ngăn bên kia và tại ngăn thứ hai sẽ tiếp tục diễn ra sự phân hủy sau khi
quá trình phân hủy ở đây được hoàn tất thì xác phân sẽ được đưa ra ngoài theo lối bể ra.
Quá trình cứ diễn ra liên tục một cách tự động do áp xuất khí sinh ra và lượng
nguyên liệu cung cấp thêm vào hàng ngày, khi trong hầm sinh ra nhiều khí thì áp xuất
trong hầm sẽ tăng lên, khi đó những chất thải bã sẽ bị đẩy ra ngoài, ngược lại khi khí

. Để thuận tiện cho việc tính toán thì ta quy lượng này
ra lít và tính giá trị trung bình là khoảng 2950 lit /ngày
Như vậy với nhu cầu khí như trên và dựa vào khả năng cho khí của các loại
nguyên liệu như ở bản 01 cho thấy thì ta có thể ước tính lượng nguyên liệu cho từng gia
đình 5 người là như sau. Ta giả sử tối thiểu thì mỗi hộ gia đình có nuôi một loại gia súc
gia cầm nào đó trong các loại sau đây và số lượng phải đáp ứng đầy đủ,và lượng phân
hàng ngày thải ra là ổn định và số liệu này là lượng phân tối thiểu cần phải có trong một
ngày.
Loại động vật Lượng phân (kg) Số lượng (con )
Trâu,bò 120 6
Heo 59 20
Gà 53 >1000
Kích thước hầm
Dựa vào nhu cầu lượng khí như trên và lượng thải hàng ngày thì ta có thể ước tính
kích thước của một hầm biogas của một hộ gia đình khoản 5 người thì ta chỉ cần xây một
mô -hình hầm biogas với kích thước khoản 3-5 m
3
là đủ, ở đây ta sẽ xây hầm 4,5 m
3
với
hầm như vậy thì ta sẽ có kích thước hầm là .
Dài : 2m
Rộng:1,5m
Cao :1,5m
Với kích thước hầm như vậy thì có thể tính toán được lượng vật liệu cần để xây là.
Tên vật liệu Số lượng Giá thành
Gạch hai lỗ 700 Viên 700 000
Sắt 36 kg 576 000
Cát 2 M
3