Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
Nội dung 1.Tìm hiểu chung về Biogas 1.1. Khái niệm 1.2. Cơ sở khoa học của biogas 1.3. Nguyên liệu và cách xử lý nguyên liệu 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của Biogas 2. Các loại hầm biogas. 2.1. Phân loại 2.2. Thiết kế - Lắp đặt ( loại hầm nắp cố định, dạng túi nilong, mô hình VACVINA cải tiến và h ầm ph ủ bạt HPDE). 2.3. Quá trình vận hành hầm ủ Biogas 3. Ứng dụng
1.Tìm hiểu chung về Biogas 1.1. Biogas là gì? -Khái niệm: Biogas là viết tắt của biological gas là hỗn hợp khí sinh ra từ quá trình phân hủy chất hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật trong môi trường yếm khí. -Thành phần Biogas : CH4, CO2, N2 ,H2, H2S …, trong đó CH4, CO2 là chủ yếu.
1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ Biogas 1.2.1. Nhóm vi sinh vật Biogas -Nhóm vi khuẩn không sinh Metan +Nhóm vi khuẩn lên men: thuy phân ̉ cac chât hữu cơ phức tap, không tan ́ ́ ̣ thành cac chât hữu cơ đơn gian và tan được. ́ ́ ̉ +Nhóm vi khuẩn sinh axetat và hydro: phân hủy tiếp các chất sinh ra trong giai đoạn đầu như axit propionic và các axit dễ bay hơi, axit hữu cơ đa vòng thơm và alcohol…(những chất này không thể được sử dụng trực tiếp bởi các vi khuẩn sinh metane) thành axit axetic, CO2, H2 ,...
-Nhóm vi khuẩn sinh mêtan: chuyển hóa các axit axetic, CO2, H2, axit formic, được sinh ra từ giai đoạn thứ nhất và thứ hai thành CH4 và CO2. Nhóm vi khuẩn này là nhóm vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt, rất nhạy cảm với oxy và các chất oxy hóa. Mối quan hệ giữa các nhóm vi khuẩn : chúng tạo nhiên liệu, điều kiện và môi trường thuận lợi cho nhau cùng phát triển.
1.2.2. Quá trình tạo khí sinh học -là một quá trình lên men phức tạp xảy ra rất nhiều phản ứng và cuối cùng tạo khí CH4, CO2. -Quá trình này được thực hiện theo nguyên tắc phân huỷ kỵ khí, dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí. Trải qua 3 giai đoạn: ̣ ̉ + Giai đoan I ( thuy phân ) ̣ + Giai đoan II ( sinh axit) ̣ + Giai đoan III ( sinh mêtan)
Các giai đoạn của quá trình tạo khí sinh học Giai đoạn I Giai đoạn II Giai đoạn III Khối vi khuẩn Khối vi H2, CO2 khuẩn Chất hữu cơ, Acid acetic carbohdrates, chất Khối vi khuẩn béo, protein. CH4, CO2 Acid propionic, Acid butyric, các rượu khác và các thành H2, CO2 phần khác Acid acetic
1.3. Nguyên liệu sản xuất biogas và cách xử lý nguyên liệu - Nguyên liệu đưa vào sản xuất cần: Giàu cellulose. Ít Ligin NH4+ ban đầu khoảng 2000mg/l Tỷ lệ carbon / nitơ : 20/30 Nguyên liệu phải được hoà tan trong nước. - Nguồn nguyên liệu chính là: +Phân hữu cơ nguồn gốc từ chuồng nuôi (bò, lợn, gà). +Rác thải hữu cơ, rác thải sinh hoạt dễ phân hủy. +Ngoài ra có thể sử dụng bèo Lục Bình,…
Khả năng cho phân và thành phần hoá học của phân gia súc,gia cầm : Khả năng cho phân Thành phần hoá học hàng ngày của ( % khối lượng phân tươi ) 500kg v.nuôi Vật nuôi Thể Trọng Chất Nitơ Tỷ lệ Photpho lượng tan dễ tích : Carbon tươi (kg) tiêu / Nitơ m3 Bò sữa 0,038 38,5 7,98 0,38 0,10 20-25 Bò thịt 0,038 41,7 9,33 0,70 0,20 20-25 Lợn 0,028 28,4 7,02 0,83 0,47 20-25 Trâu ---- 6,78 10,2 0,31 ---- ---- Gia cầm 0,028 31,3 16,8 1,20 1,20 7-15
Xử lý nguyên liệu nạp vào Biogas Nạp nguyên liệu lần đầu: Chuẩn bị 700 - 800kg phân t ươi - làm nguyên liệu ban đầu. Làm lỏng phân gia súc và chất thải chăn nuôi, cắt nh ỏ rác - thải như rau, cỏ ăn thừa của gia súc, một phần rơm rạ, thân cây ngô già, bèo tây, … 15-20 ngày sau khi nạp nguyên liệu ban đầu, không nên - nạp nguyên liệu bổ sung để giữ cho quá trình lên men đ ạt trạng thái ổn định. Sau thời gian nói trên, cần nạp nguyên liệu bổ sung và - lấy phần bã đã phân huỷ đi. Lượng bổ sung vào bằng lượng lấy đi, không nên nạp quá nhiều hay quá ít. Nạp nguyên liệu thường xuyên hàng ngày chính là l ượng - phân từ chuồng trại và từ hố xí trực tiếp chảy th ẳng vào hầm. Lượng nước cũng được bổ sung sao cho tỉ lệ giữa phân - và nước là 1 : 5 (nghĩa là 1 phân : 5 nước).
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể Biogas Môi trường yếm khí Nhiệt độ Ẩm độ Hàm lượng vật chất khô trong phân hữu cơ Độ pH và độ kiềm Thời gian ủ và lượng vi khuẩn sinh mêtan Tỷ lệ C/N Thời gian lưu Các độc tố gây trở ngại quá trình lên men Độ mặn Lượng nguyên liệu nạp Chất khoáng trong nguyên liệu nạp Khuấy trộn Một số yếu tố khác
Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và thành phần của khí thu được : Nguyên liệu Sản Thời gian Hàm lượng lượng CH4 lên men khí m3 /kg (ngày) (%) phân khô Phân bò 1,11 57 10 Phân g/c 0,56 69 9 Phân gà 0,31 60 30 Phân heo 1,02 68 20 Phân người 0,38 ---- 21
2. Xây dựng và vận hành 2.1. Phân loại - Phân loại theo phần chứa khí gồm: + Hầm nắp nổi: + Hầm nắp cố định. - Phân loại theo cách thức nạp nguyên liệu: + Nạp liên tục + Nạp theo mẻ - Phân loại theo cách xây dựng: + Hầm chế tạo sẵn. + Hầm xây tại chỗ.
2.2. Thiết kế- Lắp đặt- Vận hành: Xác định thể tích Hầm phân huỷ Biogas Công thức để tính thể tích hầm Biogas cho các trang trại nuôi heo. V= Vck + 6nLT Trong đó: n là lượng heo nuôi thường xuyên trong gia đình (con). L là lượng chất thải bình quân mỗi ngày từ 1 con heo (lit/con.ngày). T là thời gian lưu (ngày).
Loại hầm nắp cố định Dựa vào dạng hình học của bể phân hủy có thể chia thiết bị nắp cố định thành 3 loại khác nhau như sau: -Loại hình hộp -Loại hình trụ -Loại hình cầu.
Loại hầm nắp cố định * Ưu điểm: - Kết cấu dưới mặt đất, nhiệt độ ổn định, tiết kiệm diện tích. - Xây dựng tại chỗ với vật liệu có sẵn ở địa phương. -Bền, các bộ phận cố định, đòi hỏi ít bảo dưỡng. - không có bộ phận nào bằng thép, chủ yếu bằng xi măng. Do đó giá thành xây dựng hầm biogas này tương đối rẻ. * Nhược điểm: - Áp suất khí thay đổi. -Chi phí cao ( ở 1 số nước, do vật liệu xây dựng hiếm, như xi-măng ở Châu Phi ). -Đòi hỏi kỹ thuật xây dựng cao. -Khí thẩm thấu qua vòm thường là vấn đề chính đáng lo ngại của hầm sinh khí loại này. -Loại này thường dễ bị nứt sau một thời gian sử dụng nếu như xây không đạt yêu cầu.
Loại hầm sinh khí kiểu túi nilong * Nguyên lý hoạt động: Các chất thải sau quá trình phân hủy sẽ tạo khí, chúng bị đẩy dần về phía cu ối túi gas và chảy ra hố chứa ở dạng bùn loãng, bùn đó sẽ không còn bốc mùi, giòi bọ nữa.
Loại hầm sinh khí kiểu túi nilong *Ưu điểm: -Đào vị trí nông, thích hợp với vùng có nước ngầm cao. -việc lắp đặt hệ thống và vận hành đơn giản -Chi phí cũng thấp. -Do thành mỏng nên có thể tăng năng suất khi được mặt trời chiếu sáng, tăng hiệu suất phân hủy. * Nhược điểm: - Dễ bị hư hỏng và việc sửa chữa có khó khăn - Cần sửa chữa thường xuyên, và có biện pháp bảo vệ . - Áp suất khí thấp, không thích hợp cho chiếu sáng bằng biogas. - Tuổi thọ thấp, nhất là khi hầm bị nắng chiếu trực tiếp (dưới 2 năm). - Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ môi trường - Đòi hỏi diện tích bề mặt lớn.
Mô hình biogas cải tiến VACVINA kết hợp giữa mô hình hầm xây có vòm cuốn của Trung Quốc, mô hình túi ủ Biogas bằng chất dẻo Cô-lôm-bia và mô hình bể ph ốt t ự hoại. Ưu điểm của Hầm VACVINA cải tiến: - xây dựng đơn giản và dễ dàng. - Nắp hầm có thể tận dụng làm nền chuồng, đỡ tốn diện tích. - chất thải từ hố xí cũng được đưa luôn vào bể này. Do vậy, không cần đầu tư thêm việc xây hố xí tự hoại. - Việc nạp phân gia súc vào hầm cho phép thực hiện theo cách rơi tự do từ một hệ thống ống si-phông vào hầm, cũng như chất th ải của người được nạp vào hầm dễ dàng và liên tục hàng ngày. Do đó váng trong hầm phân huỷ không có điều kiện phát triển, khí biogas sản xuất trong điều kiện ổn định. - Giá thành xây dựng rẻ hơn nhiều (= gần 55% giá thành h ầm nắp vòm có cùng thể tích).
Quy trình xây dựng theo mô hình VACVINA Xác định thể tích Hầm phân huỷ Biogas Chuẩn bị vật liệu Xây dựng hầm phân huỷ: đào hố, đổ nền, xây thành bể, trát chống thấm, đánh màu, đổ bê tông cốt thép cho nắp hầm, đổ bê tông cốt thép cho bệ bếp. Lắp đặt thiết bị: thiết bị đầu vào, thiết bị đầu ra, van an toàn, hệ thống túi dự trữ gas, bếp Biogas. Lấp đất xung quanh hầm
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục đích nghiên cứu: 2
3. Nội dung nghiên cứu 2
4. Phương pháp thực hiện: 2
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 2
CHƯƠNG 1 3
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BIOGAS 3
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ Biogas 3
1.1.1. Thế giới 3
1.1.2. Việt Nam 4
1.2. Thành phần và tính chất của Biogas 6
1.3. Tổng quan công nghệ Biogas trong nông nghiệp 8
1.3.1. Nguồn nguyên liệu sản xuất Biogas 8
1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản sinh khí sinh học 9
1.3.3. Nguyên lý của quá trình chuyển hóa 17
CHƯƠNG 2. 24
NGÀNH CHĂN NUÔI VÀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG PHÁT SINH 24
2.1. Đặc điểm ngành chăn nuôi Việt Nam 24
2.2. Nguồn gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động chăn nuôi 30
2.2.1. Sự phát triển chăn nuôi và vấn đề môi trường 30
2.2.2. Nguồn gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động chăn nuôi 31
2.2.3. Đánh giá tác động của ô nhiễm môi trường từ hoạt động chăn nuôi 39
2.2.4. Ô nhiễm môi trường trong các cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm 40
2.2.5. Ô nhiễm môi trường trong các cơ sở giết mổ, sơ chế sản phẩm động vât 42
2.2.6. Ô nhiễm môi trường trong các cơ sở sản xuất thuốc thú y, chẩn đoán xét nghiệm bệnh động vật 43
2.2.7. Ô nhiễm môi trường trong quá trình xử lý xác động vật bị dịch bệnh 45
CHƯƠNG 3: 47
XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN CHĂN NUÔI BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS 47
3.1. Tình hình áp dụng xử lý chất thải rắn chăn nuôi bằng công nghệ Biogas 47
3.1.1. Trên thế giới 47
3.1.2. Việt Nam 48
3.2. Tình hình áp dụng công nghệ hầm ủ Biogas ở Việt Nam 55
3.3. Đánh giá hiệu quả tình hình sử dụng Biogas 56
3.4. Vấn đề xử lý 60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm qua, nhiều mô hình chăn nuôi lợn và bò sữa được triển khai trên địa bàn cả nước đã đem lại nguồn thu nhập cao, đóng góp vào sự phát triển kinh tế, cải thiện đời sống cho nhân dân địa phương. Tuy nhiên, các mô hình chăn nuôi nhỏ lẻ trong khu dân cư đã và đang để lại những hệ lụy nghiêm trọng, báo động về sự ô nhiễm môi trường từ nguồn nước thải chăn nuôi.
Theo Cục chăn nuôi Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT), mỗi năm, ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn chất thải, với cách sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Hiện cả nước có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung, nhưng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (hầm Biogas). Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm 10% và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trường. Vẫn còn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải bằng bất kỳ phương pháp nào mà xả thẳng ra môi trường bên ngoài…gây sức ép đến môi trường.
Ở nước ta, việc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ khí sinh học là một giải pháp chủ yếu để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường, cung cấp nguồn chất đốt, tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả ở các vùng nông thôn. Nhu cầu sử dụng công nghệ biogas cho các hộ gia đình nông dân là rất cao, đặc biệt là đối với các hộ chăn nuôi trâu, bò, lợn với quy mô hộ gia đình như nước ta hiện nay.
Trong bối cảnh tài nguyên năng lượng hóa thạch trên thế giới ngày càng cạn kiệt, năng lượng mới tái tạo đã và đang trở thành mối quan tâm không phải chỉ riêng mỗi quốc gia nào mà trở thành vấn đề toàn cầu. Trước tình hình trên, từ hơn 20 năm qua, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã bắt đầu truy tìm nhiều loại năng lượng khác nhau, nhất là năng lượng tái lập. Một trong những năng lượng gần gũi nhất với chúng ta đó là năng lượng có từ sự phân hủy rác hữu cơ của gia đình và phân chuồng gia súc như trâu, bò, heo…đó chính là năng lượng khí sinh học hay còn gọi là Biogas.
Để mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng mô hình Biogas có hiệu quả thì công việc nghiên cứu về Biogas là rất quan trọng. Vì vậy nhóm quan tâm đến đề tài “Xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas”.
2. Mục đích nghiên cứu:
Xây dựng giải pháp nâng cao hiệu quản lý tại nguồn đối với chất thải rắn phát sinh từ hoạt động chăn nuôi nhằm giảm thiểu mức độ ô nhiễm môi trường phát sinh từ hoạt động chăn nuôi ở nước ta.
3. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm của nước ta và những vấn đề môi trường phát sinh từ hoạt động chăn nuôi.
- Đánh giá thực trạng áp dụng công nghệ xử lý chất thải rắn chăn nuôi bằng công nghệ Biogas ở nước ta hiện nay.
- Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quản lý tại nguồn đối với chất thải rắn phát sinh từ hoạt động chăn nuôi.
4. Phương pháp thực hiện:
Phương pháp thực hiện là phương pháp thu thập dữ liệu, tổng hợp tài liệu.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Công tác quản lý nhà nước đối với hoạt động chăn nuôi.
- Phạm vi nghiên cứu: Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu, đánh giá và xây dựng cơ sở dữ liệu đối với hoạt chăn nuôi bò và heo.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BIOGAS
1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ Biogas
1.1.1. Thế giới
a. Các nguồn lịch sử của công nghệ khí sinh học
Các hệ thống nghiên cứu đầu tiên về sản xuất khí sinh học bắt đầu một nhà nhà khoa học Ý tên là Allesandro Volta, là một trong những người tham gia vào các nghiên cứu điện hiện nay, và tên đơn vị điện áp đo được gọi là “V”. Vào những năm 1770 Volta để ý đến khí đầm lầy trong trầm tích của các hồ ở miềm Bắc Italy, sau đó ông bắt đầu tiến hành thí nghiệm về sự cháy của khí này. Faraday, nhà vật lý người Anh đã thử nghiệm với khí đầm lầy và xác định nó như là một Hydrocacbon. Chỉ trong năm 1821, nhà nghiên cứu Avogadro đã thiết lập công thức hóa học của khí mêtan (CH4). Nhà vi khuẩn học nổi tiếng của Pháp, Pasteur vào năm 1884 đã tiến hành thử nghiệm với phân rắn. Ông là người đầu tiên đề xuất việc sử dụng các phân từ các chuồng nuôi gia súc ở Paris để sản xuất khí đốt giúp chiếu sáng đường phố.
Cùng với sự phát triển của công nghệ, năm 1897 tại một bệnh viện cho bệnh nhân ở Bombay, Ấn Độ được xây dựng nhà máy đầu tiên, khí đốt được sử dụng cho chiếu sáng và năm 1907 đã được cung cấp các công cụ để sản xuất điện.
Tại Đức, một kỹ sư từ nhà máy xử nước thải, gọi là “Emshersky”. Hôm nay, mỗi nhà máy xử lý giai đoạn kỵ khí là sản xuất khí thải từ đó được sử dụng để sưởi ấm các lò lên men hay cho nhiệt và điện.
bản slide
fd3ka8i0O75A1IF
bản DOC
V29YdBd5Qmdwe6a
