I.Khái niệm khí Biogas và tổng quan về khí biogas:
Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH4) và một số khí khác phát sinh từ
sự phân huỷ các vật chất hữu cơ. Methane cũng là một khí tạo ra hiệu ứng nhà kính gấp
21 lần hơn khí carbonic (CO2). Biogas là khí sinh học, là một hỗn hợp khí sản sinh từ sự
phân hủy 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 là CH
4
(50 -60%) và CO
2
còn lại các chất khác như hơi
nước N
2
, O
2
, H
2
S, CO… được thủy phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt
độ từ 20_40
0
C.
1.Bản chất của phương pháp
kỵ khí:
Là các chất thải được phân hủy
nhờ các vi sinh vật (VSV) trong điều
kiện hoàn toàn không có oxy. Quá
trình này được phân chia làm 2 giai

VSV kỵ khí phát triển mạnh còn các
VSV hiếu khí bị tiêu diệt. Các vi
khuẩn metan phát triển rất mạnh và
chuyển hóa rất nhanh để tạo thành
CO
2
và CH
4
(giai đoạn lên men
metan cò gọi là lên men kiềm).

2. Các vi sinh vật trong bể Biogas
Sự tăng trưởng của vi khuẩn và các vi khuẩn trong bể tùy thuộc loại phân
sử dụng và điều kịên nhiệt độ. Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas
như sau: Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose và nhóm vi khuẩn sinh khí metan.
Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose:
Những vi khuẩn này đều có enzym cellulosase và nằm rải rác trong các họ
khác nhau, hầu hết các trực trùng, có bào tử (spore). Theo A.R.Prevot, chúng có
mặt trong các họ: Clostridium, Plectridium, Caduceus, Endosponus,
Terminosponus. Chúng biến dưỡng trong điều kiện yếm khí cho ra: CO
2
, H
2
và
một số chất tan trong nước như Format, Acetat, Alcool methylic, Methylamine.
Các chất này đều được dùng để dinh dưỡng hoặc tác chất cho nhóm vi khuẩn
sinh khí metan.
Nhóm vi khuẩn sinh khí metan:
Nhóm này rất chuyên biệt và đã được nghiên cứu kỹ lưỡng bởi W.E.Balch
và cộng tác viên ở USA (1997), được xếp hạng thành 3 bộ (Order), 4 họ

, H
2

Giai đoạn 2: Các axit hữu cơ, CO
2
, H
2
tiếp tục bị tác động bởi các vi khuẩn
metan:
CO
2
+ 4H
2
→ CH
4
+ 2H
2
O
CO + 3H
2
→ CH
4
+ H
2
O
4CO + 2H
2
→ CH
4
+ 3CO

II. HỆ THỐNG LỌC BIOGAS
21. Thiết bị tách H
2
S
Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phoi sắt để tách H
2
S [1], [3]. Chất này
được EPA (Cục bảo vệ môi trường Mỹ) chứng nhận không gây ô
nhiễm nguồn nước ngầm và có thể thải trực tiếp ra các bãi rác [2].
Trước khi sử dụng, phoi sắt được oxy hóa để tạo thành một lớp
oxyt sắt trên bề mặt. Quá trình này có thể thực hiện một cách tự
nhiên bằng cách phơi phoi sắt ngoài không khí một thời gian hoặc
đốt để tăng tốc độ oxy hóa. Phản ứng oxy hóa phoi sắt diễn ra như
sau:
Fe + 1/2 O
2
 FeO
2Fe + 3/2O
2
 Fe
2
O
3

3Fe + 2O
2
 Fe
3
O
4

O
Fe
3
O
4
+ 4H
2
S  FeS+Fe
2
S
3
+ 4H
2
O
FeO + H
2
S  FeS + H
2
O
Khả năng tách H
2
S của thiết bị giảm dần theo thời
gian. Sau 1 tuần sử dụng đầu tiên (trung bình 4 giờ/ngày),
khả năng khử của thiết bị đạt trên 99,4%. Sau 1 tháng sử
dụng, hiệu suất của thiết bị vẫn còn đạt trên 98%. Khi hiệu
suất của thiết bị giảm thấp, chúng ta có thể tái sinh lõi lọc
bằng cách phơi phoi sắt ngoài không khí. Phản ứng tái sinh
diễn ra như sau:
Fe
2

+ 3SO
2
Hình 2: Thiết bị tách H
2
S
Lối vào của biogaz
Lối ra của biogas
Lối vào
của nước
Lối ra
của nước
Đĩa đục lỗ
Đệm
Ống 23
Ống 
Thân 
Ống 
Ống 

2.2. Tháp tách CO
2

Việc tách CO
2
ra khỏi biogas được thực hiện dựa vào tính
chất hấp thụ khí carbonic của nước. Nguyên lý của phương pháp
này là cho khí tiếp xúc ngược chiều với nước trong đó, khí đi từ
dưới lên, còn nước chảy từ trên xuống. Để tăng cường sự tiếp xúc
của khí và nước, nhóm đã sử dụng các vật liệu trơ như gỗ, đá, gạch
để làm đệm. Để cố định lớp đệm trong bên trong tháp, nhóm đã sử
dụng một đĩa đục lỗ bằng mica, đặt ở phần dưới của tháp. Với kích
thước tháp tách CO
2
như hình 3, lưu lượng biogas là 0,86 m
3
/h,
thành phần CO
2
ở đầu vào tháp là 36,47%, thành phần CO
2
ở đầu
ra của tháp là 19,22%, chúng ta đạt được hiệu quả xử lý CO
2
là
47,30%. Tổn thất áp suất khi đi qua thiết bị hấp thụ CO
2
là 5mbar.
Bảng 1: Hiệu quả lọc H
2

3. Loại hầm sinh khí có nắp đậy di động: