Ứng dụng của vi sinh vât - Biogas

Bài tiêu luận:
VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ PHẾ THẢI
CHĂN NUÔI
CÔNG NGHỆ KHÍ BIOGAS

1
Ứng dụng của vi sinh vât - Biogas
Chương I : ĐẶT VẤN ĐỀ
Những năm gần đây, phong trào chăn nuôi phát triển rộng khắp các tỉnh thành
trong cả nước, nhiều gia đình đầu tư với qui mô lớn để chăn nuôi lợn, trâu bò và gia
cầm. Cho nên trong những năm qua, nhà nước đã đưa ra nhiều chủ trương chính
sách hỗ trợ, đầu tư nhằm đẩy mạnh phát triển chăn nuôi, coi đây là mũi nhọn, là
khâu đột phá nhằm đưa chăn nuôi trở thành nghành sản xuất chính theo hướng sản
xuất hàng hoá và bền vững. Vì vậy mà số lượng, chất lượng cũng như hiệu quả
kinh tế của đàn vật nuôi đã có những cải thiện đáng kể. Nhưng đồng hành cùng sự
phát triển đó cũng đặt ra cho Ngành những thách thức rất lớn đòi hỏi các nhà quản
lí, chuyên môn phải đưa những giải pháp, mục tiêu phù hợp và xây dựng các
chương trình hành động cụ thể thì mới thật sự giúp cho chăn nuôi phát triển bền
vững được.
Theo số liệu của Cục Chăn nuôi, hiện cả nước có khoảng 220 triệu con gia cầm,
8,5 triệu con bò, 27 triệu con heo. Mỗi năm, ngành chăn nuôi thải ra môi trường
trên 73 triệu tấn chất thải rắn và 30 triệu khối chất thải lỏng, trong đó có khoảng
50% chất thải rắn và 80% chất thải lỏng được xả thẳng ra tự nhiên hoặc không
thông qua xử lý, từ đó đã gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Do vậy, khắc
phục vấn để ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi nói chung và nuôi heo nói riêng,
các nhà chuyên môn đã chú trọng đến vấn đề xử lý phân và chất thải. Trong đó, giải
pháp xây dựng hầm biogas được xem là thiết thực và hiệu quả để phát triển chăn
nuôi bền vững.
Trong thực tế, các bể Biogas đã có mặt tại Việt Nam từ năm 1960 và nhất là sau

Thể tích
(m
3
)
Trọng
lượng
tươi (kg)
Chất tan
dễ tiêu
Nitơ Photpho Tỷ lệ C/N
Bò sữa
Bò thịt
Lợn
Trâu
Gia cầm
0,038
0,038
0,028
------
0,028
38,5
41,7
28,4
6,78
31,3
7,98
9,33
7,02
10,2
16,8

CH
4
(%)
Thời gian lên men
(ngày)
Phân bò
Phân gia cầm
Phân gà
Phân heo
Phân người
1,11
0,56
0,31
1,02
0,38
57
69
60
68
-----
10
9
30
20
21
Pha chế nguyên liệu và hỗn hợp khí sau khi lên men ở 21
o
C.
3
Ứng dụng của vi sinh vât - Biogas

0,22
60,0
57,6
60,4
52,8
68,0
68,0
1,1
2,1
2,9
-----
-----
-----
34,4
38,4
34,4
44,0
30,6
-----
II. Khái niệm :
Biogas hay khí sinh học, là một hỗn hợp khí sản sinh từ sự phân huỷ những hợp
chất hữu cơ dưới tác động của vi khuẩn trong môi trường yếm khí (còn gọi là kỵ
khí). Thành phần chính của Biogas la CH
4
(50-60%) và CO
2
(30-40%), còn lại là
các chất khác như : hơi nước, N
2
, O

Clostridium carnefectium
Clostridium cellobinharus
Clostridium dissolves
Clostridium thermocellaseum
Bacillus cereus
Bacillus knolkampi
Bacillus megaterium
Bacterodies succigenes
Pseudomonas
Ruminococcus sp
A.formic, A.acetic
A.lactic, Etanol, CO
2
A.formic, A.acetic
A.lactic, A.sucinic, Etanol
A.acetic, A.lactic
A.acetic, A.lactic
A.acetic, A.lactic
A.acetic, A.sucinic
A.formic, A.acetic, A.lactic, A.sucinic, Etanol
A.formic, A.acetic, A.sucinic
*Nhóm vi khuẩn sinh khí methane:
Nhóm này rất chuyên biệt và được nghiên cứu kĩ 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). Các vi khuẩn này đều có hai coenzyme đặc thù là: Coenzyme M
(2.mercaptoethan – sulfonic - acid) và coenzyme F
420
(Một loại flavin
mononucleotide). Hai coenzyme này đều là reductase, nghĩa là chúng tải electron từ
những chất cho electron đến một chất khác để khử hoà chất đó.

2
, rượu bậc I, rượu bậc II
A.propionic
H
2
,CO
2
, A.formic
A.acetic
A.butyric, A.valeric, A.capropionic
CO
2
, H
2
, A.acetic, Metanol
H
2
, A.formic
H
2
, A.formic
A.acetic, A.butyric
A.acetic, Abutyric
III. Quá trình tạo khí sinh học trong bể Biogas:
Sự tạo thành khí sinh học là một quá trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều
phản ứng, cuối cùng tạo ra khí CH
4
, CO
2
và một số chất khác. Quá trình được thực

CH
3
COOH + NH
4
OH → CH
3
COONH
4
+ H
2
O
Giai đoạn 2:
- Lên men methane do sự thuỷ phân của muối hữu cơ.
CH
3
COONH
4
+ H
2
O ↔ CH
4
+ CO
2
+ NH
4
OH
*Con đường thứ hai:
Giai đoạn 1:
6
Ứng dụng của vi sinh vât - Biogas

.
CO
2
+ 4H
2
→ CH
4
+ 2H
2
O
Giai đoạn một, có sự tham gia của nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose, các vi
khuẩn này đều có enzyme cellulosase. Trong giai đoạn này, các chất hữu cơ cao
phân tử được vi sinh vật chuyển thành các chất có trọng lượng thấp hơn acid hữu
cơ, đường, glycerin…(gọi chung là hydratcacbon).
Giai đoạn hai là giai đoạn phát triển mạnh các loài vi khuẩn sinh khí methane,
để chuyển hầu như các chất hydratcacbon thành CH
4
và CO
2
. Đầu tiên là sự tạo
thành các acid hữu cơ nên PH giảm xuống rõ rệt. Các acid hữu cơ và hợp chất chứa
nitơ tiếp tục phân huỷ tạo thành các hợp chất khác nhau và các chất khí như CO
2
,
N
2
, H
2
, CH
4

+
+ CH
4
CH
3
CHOHCOO
-
+ H
2
O → 2CH
3
COO
-
+ CH
4
+ HCO
3
-

4CH
3
CH
2
OH + 3H
2
O ↔ 4CH
3
COO
-
+ H

3
COO
-
+ H
2
O → CH
4
+ HCO
3
-

4HCOOH + H
2
O → CH
4
+ 3HCO
3
-
+ 3H
+
Methanol:
4CH
3
OH → 3CH
4
+ HCO
3
-
+ H
2

O → 3CH
4
+ HCO
3
-
+ 2NH
4
+
+ H
+
4(CH
3
)
3
NH
+
+ 9H
2
O → 9CH
4
+ 3HCO
3
-
+ 6NH
4
+
+ H
+
.
Như vậy, biogas được hình thành trong môi trường kỵ khí dưới tác dụng của