1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
CAO VĂN HIỆP
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH KHÍ BIOGAS
CỦA RỄ, THÂN, LÁ LỤC BÌNH (Eichhornia
crassipes) PHỐI TRỘN PHÂN HEO TRONG
PHÒNG THÍ NGHIỆM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRẦN SỸ NAM Cần Thơ, 12/2013
2
PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Trần Sỹ Nam, thầy
Nguyễn Võ Châu
Ngân đã cung cấp những kinh nghiệm cũng như kiến thức
chuyên môn và tận tình hướng dẫn, luôn động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi
cho tác giả trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy, cô thuộc bộ môn Khoa học Môi
trường nói riêng và toàn thể quý thầy, cô khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên
nhiên đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài.
Lời tiếp theo xin cám ơn chị Nguyễn Thị Thùy đã tận tình hướng dẫn,
cùng toàn thể bạn bè trong nhóm biogas đã giúp đỡ và chia sẽ công việc cũng như
khinh nghiệm cho nhau.
Xin gửi lời cảm ơn thân ái nhất đến các bạn lớp Khoa học Môi trường
K36 đã giúp đỡ, ủng hộ, động viên trong suốt thời gian học tập và trong thời gian
thực hiện luận văn.
Sau cùng tác giả xin chân thành cảm ơn đặc biệt sâu sắc đến gia đình
đã giúp đỡ và động viên tinh thần cho tác giả hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.
Trân trọng cảm ơn!
Cần Thơ ngày 09 tháng 12 năm 2013
Sinh viên thực hiện
4
TÓM LƯỢC
Đề tài “Đánh giá khả năng sinh khí biogas của rễ, thân, lá lục bình
(Eichhornia crassipes) phối trộn phân heo trong phòng thí nghiệm” được thực
hiện nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của rễ, thân, lá lục bình phối trộn phân heo
lên khả năng sinh khí biogas. Thí nghiệm được bố trí theo mẻ hoàn toàn ngẫu nhiên
với các nghiệm thức rễ, thân, lá và rễ - thân – lá lục bình; các mẻ ủ được theo dõi
liên tục trong 45 ngày. Mỗi nghiệm thức đều được bố trí với 3 lần lặp lại với bình ủ
21 lít trong điều kiện phòng thí nghiệm. Các thông số thể tích biogas sinh ra, thành
phân hủy
) và thấp nhất là
nghiệm thức rễ (145,96 L CH
4
/kg VS
phân hủy
), không có sự khác biệt giữa hai nghiệm
thức lá và nghiệm thức rễ - thân – lá, nhưng khác biệt với nghiệm thức rễ và thân.
Hàm lượng dinh dưỡng của mẻ ủ sau thí nghiệm vẫn còn cao: TKN từ 762,53 ÷
999,6 mg/L, TP từ 678,5 ÷ 983,1 mg/L.
Từ khóa: biogas,metan, lục bình, phân heo, ủ yếm khí theo mẻ. 5
MỤC LỤC
Trang
PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG i
LỜI CẢM ƠN ii
TÓM LƯỢC iii
MỤC LỤC iv
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
vii
DANH SÁCH HÌNH viii
DANH SÁCH BẢNG ix
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU 1
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
2.1 TỔNG QUAN VỀ BIOGAS 3
2.1.1 Khái niệm biogas 3
2.1.2 Thành phần khí biogas 3
3.4.2 Phương pháp xử lý số liệu 31
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
4.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NGUYÊN LIỆU NẠP 32
4.2 MỘT SỐ YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG MẺ Ủ YẾM KHÍ 33
4.2.1 Nhiệt độ 33
4.2.2 Giá trị pH của mẻ ủ 34
4.2.3 Hiệu điện thế oxy hóa khử (redox) 34
4.3 KHẢ NĂNG SINH KHÍ CỦA MẺ Ủ 36
4.3.1 Lượng khí CH
4
sinh ra trong 45 ngày 36
4.3.2 Tổng thể tích khí CH
4
tích dồn 37
4.4 Thành phần khí sinh học của các nghiệm thức 38
4.4.1 Phần trăm khí methane 38
4.4.2 Nồng độ khí CO
2
40
4.4.3 Năng suất sinh khí metan của các nghiệm thức 41
4.5 Chất lượng đầu ra của mẻ 41
7
4.5.1 TP (Tổng photpho) 41
4.5.2 Hàm lượng tổng nitơ Kjeldahl 42
4.5.3 Nhu cầu oxy hóa học (COD) 43
4.6 Vi sinh vật trong mẻ ủ 44
4.6.1 Tổng coliform và Fecal coliform 44
4.6.2 Tổng vi sinh vật yếm khí 46
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VẢ KIẾN NGHỊ 48
VS Volatile Solids
Chất rắn dễ bay hơi
TS Total Solids Tổng chất rắn
P Photpho
TKN Total Kjeldahl Nitrogen Tổng nitơ Kjeldahl
TP
Total Phosphorus Tổng photpho
VACB Vườn - ao - chuồng - biogas
VSV Vi sinh vật
FMD Lở mồm long móng
PRRS Rối loạn hô hấp và sinh sản
NXB Nhà xuất bản
9
DANH SÁCH HÌNH
Hình Tên hình
Trang
2.1 Sự phát triển của vi sinh vật trong lên men methane 8
2.2 Ba giai đoạn của quá tình phân hủy yếm khí hợp chất hữu cơ 9
2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ 12
2.4 Mối quan hệ giữa các chất và các điện tử được thể hiện qua giá trị redox 13
2.5 Sự phân lớp trong dịch ủ methane 15
2.6 Cây Lục bình (Eichhornia crassiper) 19
3.1 Mô hình bình ủ theo mẻ của thí nghiệm 25
3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 28
4.1 Diễn biến nhiệt độ của các nghiệm thức thí nghiệm trong 45 ngày 33
4.2 Diễn biến pH của các nghiệm thức thí nghiệm trong 45 ngày 34
4.3 Diễn biến hiệu điện thế oxy hóa khử (redox) 35
4.4 Thể tích CH
và sản lượng biogas một số nguyên liệu thường gặp 7
2.7 Sản phẩm tạo thành và một số vi khuẩn trong giai đoạn acid hóa 10
2.8 Sản phẩm và một số vi khuẩn trong giai đoạn methane hóa 11
2.9 Tỉ lệ C/N của một số loại chất thải hữu cơ có nguồn gốc động vật 15
2.10 Tỉ lệ C/N của một số loại chất thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật 16
2.11 Các cation cộng hưởng, đối kháng của quá trình lên men yếm khí 16
2.12 Một số nhân tố ức chế quá trình sinh khí methane 18
2.13 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của lục bình 20
2.14 So sánh đặc tính hóa học cơ bản của lục bình và các loại thực vật khác 21
2.15 Lượng phân thải trung bình của heo trong 24 giờ 22
2.16 Thành phần hóa học của phân heo có trọng lượng từ 70 ÷ 100 kg 23
3.1 Tính toán khối lượng nạp cho thí nghiệm ủ theo mẻ 27
3.2 Phương tiện và phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong thí nghiệm 29
4.1 Đặc điểm hóa học của nguyên liệu đầu vào 32
4.2 Tỉ lệ C/N đầu vào của từng nghiệm thức sau khi phối trộn 32
11
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nằm ở hạ lưu sông Mê Kông, với diện
tích tự nhiên khoảng 3,94 triệu ha và là vùng sản xuất lương thực và thực phẩm
quan trọng của cả nước. Với thế mạnh là sản xuất gạo, trồng cây ăn quả, chăn nuôi
và đánh bắt thuỷ sản. Trong thời gian qua, ĐBSCL đã đạt được những thành tựu
đáng kể, hàng năm, đã cung cấp hơn 50% sản lượng lương thực và gần 80% lượng
gạo xuất khẩu của cả nước (Tổng cục Thống kê, 2013). Chăn nuôi là một ngành có
vai trò quan trọng trong sự phát triển kinh tế của ĐBSCL và xoá đói giảm nghèo,
đặc biệt là chăn nuôi heo. Tuy nhiên, chất thải phát sinh từ chăn nuôi heo chưa được
quan tâm đúng mức gây ô nhiễm môi trường và chất lượng đời sống sinh hoạt của
trong quá trình ủ yếm khí của hầm ủ biogas. Tuy nhiên, các nghiên cứu về sản xuất
biogas bằng lục bình chỉ tập trung nghiên cứu phần thân và lá. Trong khi đó phần rễ
của lục bình chiếm tỷ trọng khá cao lại chưa có các nghiên cứu sử dụng.
Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Đánh giá khả năng sinh khí biogas
của rễ, thân và lá lục bình (Eichhornia crassipes) phối trộn phân heo trong điều
kiện phòng thí nghiệm” đã được thực hiện với mục tiêu sau:
Mục tiêu tổng quát: sử dụng nguồn sinh khối của lục bình ở ĐBSCL bổ sung
cho sản xuất biogas bên cạnh phân heo.
Mục tiêu cụ thể: Đánh giá khả năng sinh khí, tổng lượng khí sinh ra, thành
phần khí metan và hiệu suất sinh khí metan của rễ, thân, lá lục bình phối trộn phân
heo trong quá trình ủ biogas ở điều kiện phòng thí nghiệm.
Nội dung nghiên cứu:
- Bố trí thí nghiệm theo mẻ để đánh giá khả năng sinh khí biogas của rễ, thân,
lá lục bình phối trộn phân heo.
- Theo dõi diễn biến nhiệt độ, pH, thế oxy hóa khử của mẻ ủ, xác định tổng
lượng khí và thành phần khí (CH
4
, CO
2
, O
2
, H
2
S), hiệu suất sinh khí metan
của các nghiệm thức.
- Phân tích vật liệu đầu vào và đầu ra thông qua các thông số: tổng cacbon,
TKN, C/N, VS, TP, COD, tổng coliform, Fecal coliform và tổng vi sinh vật
yếm khí.
quá trình phân hủy như nhiệt độ, pH, hàm lượng nước Nó cũng tuỳ thuộc cả
vào
các giai đoạn diễn biến của quá tnh phân hủy sinh học (
Nguyễn Quang
Khải và Nguyễn Gia Lượng, 2010).
Thành phần khí sinh học thay
đổi khác nhau
nhưng thành phần chính luôn là CH
4
và CO
2
.
Bảng 2.1 Thành phần khí sinh học theo các tài liệu khác nhau
Tài liệu tham khảo
Tỉ lệ phần trăm thể tích khí biogas (%)
CH
4
CO
2
N
2
H
2
NH
3
-
0 ÷ 0,5
a) Đặc tính khí sinh học biogas
Khí biogas có trọng lượng riêng khoảng 0,9 – 0,94 Kg/ m
3
trọng lượng riêng
này thay đổi do tỉ lệ CH
4
so với các khí khác trong hỗn hợp lượng H
2
S chiếm 1
lượng ít, có mùi hôi, tạo thành acid H
2
SO
4
khi tác dụng với nước gây độc cho
người và làm hư dụng cụ đun nấu. Khí biogas có tính dễ cháy nếu được hòa lẫn nó
với tỉ lệ từ 6 đến 25% trong không khí. Nếu hỗn hợp khí mà CH
4
chỉ chiếm 60%
thì 1 m
3
cần 8 m
3
không khí. Trong thực tế, khí biogas cháy tốt trong không khí
khi được hòa lẫn ở tỉ lệ là 1/9 – 1/10.
14
N
2
H
2
Ấn Độ
35 ÷ 70
28 ÷ 55
1
1 ÷ 10
Mỹ
54 ÷ 70
27 ÷ 45
5,3
1 ÷ 10
Đức
53 ÷ 62
37 ÷ 44
1
0,3
(Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997)
2.1.3 Vai trò của biogas trong đời sống
a)
Cung c
ấp năng lượng
Khí biogas là nguồn năng lượng sạch, bổ sung
một phần vào các nguồn
năng lượng hoá thạch đang dần cạn kiệt. Ở Vịêt Nam, khí biogas là nguồn chất đốt
mới - nguồn chất đốt không truyền thống - phục vụ nhu cầu nấu nướng, thắp sáng
15
nướng, thắp sáng….
Tạo ra nguồn năng lượng tái tạo, thay thế một phần nguồn nhiên liệu hoá
thạch, hạn chế phá rừng ….
Xử lý tốt các yếu tố mầm bệnh trong phân, vì nước thải sau khi qua hầm ủ
biogas giảm mùi hôi, ít ruồi nhặng đeo bám, đặc biệt là ký sinh trùng và các mầm
bệnh lây lan bị tiêu diệt đáng kể (Uỷ Ban Khoa Học Kỹ Thuật Đồng Nai, 1989).
Nước thải sau quá trình phân hủy trong công nghệ hầm ủ biogas sẽ giảm mùi
hôi, không thấy ruồi nhặng đeo bám tiêu diệt mầm bệnh, nhất là ký sinh trùng và
các bệnh lây lan khác.
2.1.4 Nguyên liệu để sản xuất khí sinh học
Theo Lê Hoàng Việt (2005) nguyên liệu sử dụng để ủ biogas rất đa dạng,
thường là tận dụng phân người, phân gia súc, bùn, phế phẩm trong nông
nghiệp Các chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học đều có thể làm nguyên liệu
nạp cho các h
ầm ủ
biogas. Các nguyên liệu này có thể được chia thành hai loại
gồm nguyên liệu có nguồn gốc thực vật và nguyên liệu có nguồn gốc động vật.
a. Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật
Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật thường có lớp vỏ cứng rất khó bị phân
hủy. Để quá
trình phân hủy yếm khí diễn ra được thuận lợi, người ta thường phải
cắt nhỏ và xử lý sơ bộ trước khi đưa vào mẻ ủ
nhằm mục đích phá vỡ lớp vỏ cứng
của nguyên liệu và làm
tăng diện tích bề mặt cho vi khuẩn tiếp xúc phân hủy. Vì
vậy, kích cỡ nguyên liệu càng nhỏ thì quá trình phân hủy sinh khí diễn ra thuận lợi.
Theo
Nguyễn Quang Khải và
%K
2
O
Rơm rạ
0,35 ÷ 0,5
0,137
3,26
Cây họ đậu
1,5
0,35
0,5
Lục bình
0,79
-
-
Thân cây bắp
0,75
0,3
1,64
Bã mía
0,43
0,15
0,12
(Nguồn: Nguyễn Quang Khải, 2010)
b. Nguyên liệu có nguồn gốc động vật
Theo Lê
Hoàng Việt (2005)
các loại phân tươi có hàm lượng chất khô
khoảng 20%, còn lại là nước. Các loại phân thường chứa nhiều nitrogen, năng suất
0,31
37,3
60
30
Phân heo (a)
1,02
34,6
68
20
Phân cừu (a)
0,37 ÷ 0,61
-
64
20
Phân người (a)
0,38
20,0 ÷ 26,2
-
21
(a) tính trên tổng các chất rắn
(b) tính trên chất rắn bay hơi
(NAS, 1997 trích bởi Lê Hoàng Việt, 2005)
c. Sản lượng biogas của các loại nguyên liệu
Theo Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003) nguồn nguyên
liệu khác nhau sẽ có giá trị dinh dưỡng khác nhau và lượng khí thu được phụ thuộc
nhiều vào khả năng lên men và phân hủy các vật chất hữu cơ có trong nguyên liệu.
Trong thực tế sản lượng khí thu được khi lên men nguyên liệu trong các mẻ ủ
thường thấp hơn so với lý thuyết vì chúng được phân hủy trong một thời gian nhất
định và chưa phân hủy hoàn toàn.
(Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương, 2003)
2.2 QUÁ TRÌNH LÊN MEN YẾM KHÍ CÁC CHẤT HỮU CƠ
2.2.1 Cơ chế của quá trình lên men yếm khí
Theo Lê Hoàng Việt (2005) các
hệ thống yếm khí ứng dụng khả năng phân
hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong
điều kiện yếm khí không có oxy. Quá trình
phân hủy yếm khí các chất hữu cơ diễn ra rất phức tạp liên hệ đến hàng trăm phản
ứng và sản phẩm trung gian và mỗi phản ứng sẽ được xúc tác bởi một loại enzyme.
Phương trình chuyển hóa chất hữu cơ đã được đơn giản hóa như sau:
Chất hữu cơ > CH
4
+ CO
2
+ H
2
+ NH
3
+ H
2
S + Q
2.2.2 Quá trình phát triển của vi khuẩn yếm khí
Các VSV hấp thu các dưỡng chất trong môi trường để tăng trưởng và phát
triển. Vì vậy, sự tăng trưởng của tế bào VSV là sự tăng trưởng về số lượng của các
cấu tử trong tế bào, gia tăng kích thước và trọng lượng của tế bào. Đến cuối giai
đoạn tăng trưởng thì tế bào phân cắt ra thành tế bào con. Quá trình sinh học xảy ra
trong lên men methane là quá trình phát triển các VSV yếm khí và quá trình chuyển
hóa các vật chất hữu cơ thành chất khí, trong đó methane chiếm tỷ trọng lớn nhất
(Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003).
Theo Lê Hoàng Việt (2005) trong bộ vi khuẩn tham gia quá trình lên men
methane từ giai đoạn đầu cho đến giai đoạn cuối được phân lập và định dạng gồm
4 nhóm chính:
(1) Nhóm vi khuẩn thủy phân và lên men.
(2) Nhóm vi khuẩn tạo acid acetate và khí hydro.
(3) Nhóm vi khuẩn sử dụng khí hydro để tạo khí methane.
(4) Nhóm vi khuẩn sử dụng acid acetate tạo khí methane.
Các vi khuẩn yếm khí tham gia vào quá trình chuyển hóa chất hữu cơ gồm:
Clostridium spp, Peptoccocus anerobus, Bifidobacterium spp, Desulphovidrio
spp, Corynebactorium spp, Lactobacillus, Actinomyces và Staphylococcus.
Các vi
khuẩn sinh methane trong mẻ phản ứng bao gồm:
(1) Nhóm vi khu
ẩn hình que
(Methanobacterium, Methanobacillus).
(2) Nhóm vi khuẩn hình cầu (Methanoccocus, Methanosarcina). 19
2.2.3 Các phản ứng sinh hóa của quá trình lên men yếm khí
Theo Lê Hoàng Việt quá trình phân huỷ yếm khí được chia ra làm ba giai
đoạn chính như sau:
- Phân hủy các chất hữu cơ cao phân tử (thuỷ phân và lên men).
- Tạo nên các acid và khí hydrogen.
- Tạo methane rừ acid acetic và khí hydrogen.
2
, CO
2
và N
2
. Tỉ lệ của các sản phẩm này phụ thuộc vào hệ vi
sinh vật trong hầm ủ và các điều kiện môi trường (Lê Hoàng Việt, 2005). Theo
Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997) pH của môi trường có thể giảm mạnh .
do vi sinh vật sinh nhiều acid.
Bảng 2.7 Sản phẩm tạo thành và một số vi khuẩn trong giai đoạn acid hóa
Vi khuẩn
pH
Nhiệt độ
(
o
C)
Sản phẩm tạo thành
Bacillus cereus
5,2
25 ÷ 35
A. acetates, A.Lactic
Bacillus knolkampi
5,2 ÷ 8,0
25 ÷ 35
A. acetates, A.Lactic
Bacillus megaterium
5,2 ÷ 7,5
28 ÷ 35
A. acetates, A.Lactic
Bacterodies succigense
Các sản phẩm của giai đoạn 2 sẽ được chuyển đổi thành CH
4
và các sản
phẩm khác bởi nhóm vi khuẩn methane. Tốc độ phát triển của vi khuẩn methane
chậm hơn các loài vi khuẩn ở giai đoạn thủy phân và acid hóa. Các vi khuẩn này sử
dụng acid acetate, methanol, CO
2
và H
2
để sản xuất methane. Trong đó acid acetate
là chất nền sản sinh CH
4
quan trọng nhất, khoảng 70% CH
4
được sinh ra từ acid
acetate. Lượng CH
4
còn lại được tạo ra từ CO
2
và H
2
. Một vài chất nền khác cũng
được sử dụng cho việc tạo khí CH
4
như acid formic, methanol… nhưng những chất
này không quan trọng vì chúng không thường xuất hiện trong quá trình lên men
yếm khí (Lê Hoàng Việt, 2005).
Theo Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương (2003) thì ở giai
đoạn này chuyển hoá các hợp chất hữu cơ hình thành ở giai đoạn 2 thành CH
-
CO
2
, H
2
, A.formic
Methanosochngenii
-
-
A. acetate
Methanoruminanticum
-
-
H
2
, A.formic
Methanosarcina barkerli
7,0
30
CO
2
, H
2
, A. acetate, Methanol
Methanococcus vanirielli
1,4 ÷ 9,0
-
H2, A.formic
Methanococcus mazei
-
C.
Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ sinh khí tăng nhưng ở nhiệt độ trong
khoảng
40 ÷ 45
o
C thì tốc độ sinh khí chậm lại vì khoảng nhiệt độ này không thích hợp
cho
cả hai loại vi khuẩn, nhiệt độ trên 60
o
C tốc độ sinh khí giảm đột ngột và quá
trình
22
sinh khí bị kiềm hãm hoàn toàn ở 65
o
C trở lên (Lê Hoàng Việt, 2005).
(Price and Cheremisinoff, 1981, trích dẫn bởi Chongrak, 2007)
Hình 2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ
b) Ảnh hưởng của pH và độ kiềm (alkalinity)
Theo Lê Hoàng Việt (2005) thì pH trong lên men methane là từ 6,6 ÷ 7,6 và
tối ưu trong khoảng 7,0 ÷ 7,2, một số loài vi khuẩn tạo acid có khả năng phát triển ở
pH 5,5, nhưng vi khuẩn sinh methane bị ức chế. pH của hầm ủ có khi hạ xuống
thấp hơn 6,6 do sự tích tụ quá độ các acid béo do hầm ủ bị nạp quá tải hoặc do các
độc tố trong nguyên liệu nạp ức chế hoạt động của vi khuẩn methane.
Trong
trường hợp này người ta lập tức ngưng nạp cho hầm ủ để vi khuẩn sinh methane
sử dụng hết các acid thừa, khi hầm ủ đạt được tốc độ sinh khí bình
thường trở lại
người ta mới nạp lại nguyên liệu cho hầm ủ theo đúng lượng quy
và cũng là nguyên nhân gây ra sự thay đổi của pH. Ví dụ như sự thay đổi của chất
nền
có thể dẫn đến quá trình lên men bị vô hiệu hóa. Đo
điện thế oxy hóa khử
liên tục để nhận được
những cảnh báo sớm về tình trạng của mẻ ủ trước cả khi
xảy ra sự thay đổi pH
(Jürgen Wiese, Ralf König).
Khí methane bắt đầu được hình thành khi giá trị điện thế oxy hóa khử nhỏ
hơn -250mV. Khi đó, các chất nền như CO
2
và khí H
2
sẽ được biến đổi thành CH
4
và H
2
O (Laanbroek, 1990 trích bởi Trương Thị Nga, 2013). Khí H
2
S xuất hiện khi
giá trị điện thế oxy hóa khử nhỏ hơn -150mV. Giá trị điện thế oxy hóa khử nhỏ
hơn -100mV thể hiện môi trường đang ở tình trạng yếm khí hoàn toàn (Trương Thị
Nga, 2013).
Theo Kumar và cộng sự (2010), trong giai đoạn thủy phân, giá trị tối đa của
điện thế oxy hóa khử là -50mV và tối thiểu là -350mV trong 24h. Trong phân hủy
yếm khí, điện thế oxy hóa khử đạt giá trị tối đa là -387 mV và tối đa là -452 mV
trong 80h.
d) Ảnh hưởng của độ mặn
2005).
g) Khuấy trộn
Khuấy trộn tạo điều kiện cho vi khuẩn tiếp xúc với chất thải làm tăng nhanh
quá tnh sinh khí. Nó còn làm giảm thiểu sự lắng đọng của các chất rắn xuống đáy
hầm và sự tạo bọt và váng trên mặt hầm ủ (Lê Hoàng Việt, 2005). Khi không
khuấy đảo, nguyên liệu trong bể phân hủy thường
phân tầng thành 3 lớp: lớp trên
là lớp váng, lớp giữa là lỏng và lớp đáy là cặn lắng. Vi khuẩn khó phân bố đều
trong môi trường lên men, kết quả là vi khuẩn khó tiếp
xúc được với nguyên liệu
mới để hấp thụ các chất dinh dưỡng, trong bể có nhiều vùng chết ở đó mật độ vi
khuẩn thấp, sự phân hủy xảy ra yếu, nguyên liệu có thể
tích tụ và đọng lại ở đó.
25
Bùn hoạt tính
6/1
Phân trâu
24/1÷ 25/1
(Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003)
Tỉ lệ carbon và nitrogen trong thành phần nguyên liệu là một chỉ tiêu để đánh
giá khả năng phân huỷ của nó. Vi khuẩn tiêu thụ carbon nhiều hơn nitrogen khoảng
30 lần. Vìvậy tỉ lệ C/N của nguyên liệu bằng 30 là tối ưu. Tỉ lệ C/N quá cao thì quá
Copyright: Tài liệu đại học ©