biogas 1

7
Sản xuất biogas Nguyên liệu: Nguyên liệu dùng để sản xuất KSH được chia làm 2 loại: - Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật: Thuộc loại này, phân người và phân gia súc, gia cầm là phổ biến. Vì được sử lý trong bộ máy tiêu hoá nên phân dễ phân huỷ và nhanh chóng cho KSH. Tuy vậy, thời gian phân huỷ phân không dài (2 – 3 tháng) và tổng lượng khí thu được từ 1kg phân là không lớn. Phân trâu, bò, lợn phân huỷ nhanh hơn. Phân người và phân gà vịt phân huỷ chậm hơn nhưng cho năng suất cao hơn. - Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật: Các nguyên liệu thực vật gồm phụ phẩm cây trồng như rơm rạ, thân lá ngô, khoai, đậu…và loại cây xanh hoang dại như: bèo, các cây cỏ sống ở dưới nước… Các nguyên liệu thực vật có lớp vỏ cứng rất khó bị phân huỷ. Vì vậy nguyên liệu càng già càng khó phân huỷ. Để cho quá trình phân huỷ được thuận lợi, những nguyên liệu thực vật cần được xử lý trước (chặt, băm, đạp nhỏ và ủ sơ bộ hiếu khí) để phá vỡ lớp vỏ cứng và tăng diện tích bề mặt cho vi khuẩn tấn công.Quá trình phân huỷ của nguyên liệu thực vật dài hơn so với phân (có thể tới hàng năm). Do vậy nguyên liệu thực vật nên sử dụng theo cách nạp từng mẻ nhỏ, mỗi mẻ kéo dài từ 3 – 6 tháng. 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 hiện theo nguyên tắc phân hủy kỵ khí, dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí đã phân hủy từ những chất hữu cơ phức tạp chuyển thành dạng đơn giản, một lượng đáng kể chuyển thành khí và các chất hòa tan. Sự phân hủy kỵ khí diễn ra qua nhiều giai đoạn với hàng ngàn sản phẩm trung gian với sự tham gia của các chủng loại vi sinh vật đa dạng. Đó là sự phân hủy protein, tinh bột, lipid để tạo thành acid amin, glycerin, acid béo, methylamine, cùng các

Upload: auminhkha

Post on 22-Nov-2015

40 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Sn xut biogasNguyn liu:Nguyn liu dng sn xut KSH c chia lm 2 loi: Nguyn liu c ngun gc t ng vt: Thuc loi ny, phn ngi v phn gia sc, gia cm l ph bin. V c s l trong b my tiu ho nn phn d phn hu v nhanh chng cho KSH. Tuy vy, thi gian phn hu phn khng di (2 3 thng) v tng lng kh thu c t 1kg phn l khng ln. Phn tru, b, ln phn hu nhanh hn. Phn ngi v phn g vt phn hu chm hn nhng cho nng sut cao hn. Nguyn liu c ngun gc thc vt: Cc nguyn liu thc vt gm ph phm cy trng nh rm r, thn l ng, khoai, uv loi cy xanh hoang di nh: bo, cc cy c sng di nc Cc nguyn liu thc vt c lp v cng rt kh b phn hu. V vy nguyn liu cng gi cng kh phn hu. cho qu trnh phn hu c thun li, nhng nguyn liu thc vt cn c x l trc (cht, bm, p nh v s b hiu kh) ph v lp v cng v tng din tch b mt cho vi khun tn cng.Qu trnh phn hu ca nguyn liu thc vt di hn so vi phn (c th ti hng nm). Do vy nguyn liu thc vt nn s dng theo cch np tng m nh, mi m ko di t 3 6 thng.Qu trnh to kh sinh hc trong b biogas:S to thnh kh sinh hc l mt qu trnh ln men phc tp xy ra rt nhiu phn ng, cui cng to ra kh CH4 , CO2 v mt s cht khc. Qu trnh c thc hin theo nguyn tc phn hy k kh, di tc dng ca vi sinh vt ym kh phn hy t nhng cht hu c phc tp chuyn thnh dng n gin, mt lng ng k chuyn thnh kh v cc cht ha tan. S phn hy k kh din ra qua nhiu giai on vi hng ngn sn phm trung gian vi s tham gia ca cc chng loi vi sinh vt a dng. l s phn hy protein, tinh bt, lipid to thnh acid amin, glycerin, acid bo, methylamine, cng cc cht c hi th: Tomain (c t tht thi), sn phm bc mi nh: Indol, Scatol.S phn hu nguyn liu xy ra qua hai giai on vi hai con ng khc nhau.

Con ng th nhtCon ng th hai

Giai on 1S acid ha cellulose:(C6H10O5)n + nH2O -> 3nCH3COOHS to mui:Cc baz hin din trong mi trng (c bit l NH4OH) s kt hp cc acid hu c.

CH3COOH + NH4OH -> CH3COONH4 + H2OGiai on 1S acid ha cellulose(C6H10O5)n + nH2O -> 3nCH3COOHThy phn acid to CO2 v H2:CH3COOH + 2H2O -> 2CO2 + 4H2

Giai on 2

Ln men methane do s phn hy ca mui hu c:

CH3COONH4 + H2O -> CH4 + CO2 + NH4OHGiai on 2

Methane tng hp t mt s trc khun khi s dng CO2 v H2:

CO2 + 4H2 -> CH4 + 2H2O

Vy c hai con ng s sinh methane ph thuc vo qu trnh acid ho. Nu ln men qu nhanh hoc dch phn c nhiu phn t s gy ngng tr qu trnh ln men ca methane. Mt khc, vi khun ca s ln men ym kh trong giai on ny kh u thuc nhm vi khun bin dng cellulose.Cc vi khun ny hu ht l trc khun c bo t nm ri rc cc h: Clostridium, Plectridium, Cacduccus, Endosponus, TerminosporusCc cht to thnh: CO2, H2, formate, acetate, alchohol, methylamine, ru... cc cht (tr CO2) u cho electron v c lm cht dinh dng cho vi khun sinh kh methane (CH4) chuyn bit. Nhm vi khun chuyn bit ny u c hai coenzyme c th m cc nhm vi khun khc hu nh cha thy:. Coenzyme M.(2-Mercaptoetban-Sulfonic-acid). Coenzyme F420. (mt loi flavin mononuc leotic)Nhm vi khun ny c xc nh. i vi cc polysaccharides chuyn thnh monosaccharides, tri qua qu trnh bin i s to thnh cc mui acetate, lactate, ethanol, butyrate, propionate. Sau cc mui ny s phn hy to actate. Mui actate li thy phn to methane.

Mt s ti liu khc chia qu trnh to ra kh biogas thnh ba giai on nh sau:

1.Phn hy cc cht hu c cao phn t:-Giai an phn hy cc cht hu c phc tp nh :protein, cellulose,lignin,lipids thnh nhng n phn t ha tan nh axit amin, glucozo, axit bo v glyxerol-Qu trnh ny xy ra chm v c th gii hn kh nng phn hy k kh ca mt s cht thi ngun gc cenlulose,c cha lignin.-C cc vi sinh vt nh:Hydrolitic bacteria, Clostriclicum, ThermocellemGiai on ln men axit:-Giai dan ny c cc qu trnh chuyn ha cc sn phm ca giai an thy phn to ra axit hu c nh:axetic, propionic, butyric, lactic; cc alcol v cetol nh etanol, metanol, glyxerol, axetol; axetat,CO2 v H2.-Axetat l l sn phn chnh ca qu trnh ln men cacbonhydrat cc sn phm to thnh khc nhau ty theo lai vi khun v cc iu khin nui cy(nhit ,pH, th oxy ha kh)-C s tham gia ca cc vi sinh vt : Bacteroides,Suminicola,Bifidobacterium2. To nn cc axit.-Giai an chuyn ha cc axit hu c, cc ancol, xeton t giai an 2 to thnh acetic. - Phng trnh phn ng:CH3CH2OH+H2O=>CH3COOH+2H2CH3CH2COOH+2H2O=>CH3CH3COOH+CO2+2H2CH3CH2CH2COOH+H2O=>2CH3COOH+2H2-Vi sinh vt tham gia qu trnh ny c:syntrobacter, wolini, syntrophowalfei 3. To Mtan:-L giai an quan trng nht, di tc dng ca vi sinh vt acetic c chuyn thnh Metannhm vi khun metan chia thnh 2 nhm ph:+ Nhm vi khun Metan hydrogenotrophic, s dng hydrogen t dng chuyn hydro v ccbon thnh metan:CO2+4H2=>CH4+2H2O+ Nhm vi khun Metan acetotrophic: cn gi l vi khun phn gii acetat, chng chuyn acetat thnh metan v cacbon.CH3COOH=>CH4+CO2

Hnh 4. Qu trnh ln men ca cc cht hu c do cc vi sinh vt ym kh (Large, 1983)Cc vi sinh vt trong qu trnh k kh:Co 2 nhom vi khun tham gia la:Nhm vi khun bin dng cellulose:Nhng vi khun ny u c enzym cellulosase v nm ri rc trong cc h khc nhau, hu ht cc trc trng, c bo t (spore). Theo A.R.Prevot, chng c mt trong cc h: Clostridium, Plectridium, Caduceus, Endosponus, Terminosponus. Chng bin dng trong iu kin ym kh cho ra: CO2, H2 v mt s cht tan trong nc nh Format, Acetat, Alcool methylic, Methylamine. Cc cht ny u c dng dinh dng hoc tc cht cho nhm vi khun sinh kh metan.

Nhm vi khun sinh kh metan:Nhm ny rt chuyn bit v c nghin cu k lng bi W.E.Balch v cng tc vin USA (1997), c xp hng thnh:3 b (Order),4 h (Family), 17 loi (Genus).- H Methanococcaceae: C mt chi Methanococcus gm su loi sng mi trng m hoc nhit cao. H2 + CO2 v format c s dng lm c cht sinh mtan.Phn ln cc loi u c th c nh CO2; ngun nit, lu hunh c s dng l ammonium, nit kh, alanin, purin, sulfid v lu hunh t do.- H Methanosarcinaceae:Gm ton b cc loi c khun c kh nng s dng acetat hoc cc hp cht c nhm methyl lm c cht sinh mtan. Cc loi thuc h ny hon ton khng chuyn ho format, v a s khng c kh nng pht trin trn ngun c cht H2 + CO2 m s dng acetate, methanol, H2 + CO2 lm c cht sinh mtan.- H Methanomicrobiaceae:Gm su chi vi hnh thi khc nhau nhng ging nhau v cc c im sinh l. Tr mt trng hp ngoi l cn tt c cc loi u s dng H2 + CO2 v format lm c cht, c kh nng c nh CO2, tuy nhin acetat v pepton u c tc dng kch thch sinh trng.- H Methanocorpusclaceae:C c im gn vi h Methanomicrobia-ceae v ch c 1chi, Methanocorpusculum, c t bo hnh cu nh.Mi loi vi khun metan ch c th s dng mt s cht nht nh. Do vic ln men k kh bt buc phi s dng nhiu loi vi khun metan. C nh vy qu trnh ln men mi m bo trit .iu kin cho cc vi khun metan pht trin mnh l phi c lng CO2 y trong mi trng, c ngun nit (khong 3,5 mg/g bn lng), t l C/N = 1:20 tt nht l cung cp nit t cacbonnat amon, clorua amon.Cc yu t nh hng n qu trnh sinh kh sinh hciu kin ym kh:y l yu t nh hng ln nht n qu trnh phn hy cht hu c ca vi sinh vt, vi sinh vt to kh rt nhy cm vi oxygen, nu hm c oxygen th hot ng ca vi sinh vt ym kh yu hay ngng hn.Nhit :C hai vng nhit thch hp cho s ln men ca vi khun sinh kh methane: mt l messophilic (nhit trung bnh) bin ng t 20 450C, v hai l thermophilic (nhit cao) trong vng nhit trn 450C. Nhit ti u l 350C cho vng th nht v 550C cho vng th hai.S thay i t ngt v nhit nh hng n qu trnh sinh kh. Vi khun sinh kh methane rt nhy cm vi nhit , nhit thay i cho php l 10C trong mi ngy.Nhit di 100C lm vi khun hot ng km v gas s khng c sinh ra hoc rt t. Tuy nhin, l chng vn hot ng nhit thp hn nhit ti u. Vit Nam nhit trung bnh t 18 320C l thun li cho hot ng ca vi sinh, sinh kh methane.pH:pH cng gp phn quan trng i vi hot ng sng ca vi khun sinh kh methane. Vi khun sinh kh methane thch hp pH 6,5 7. Khi pH ln hn 8 hay nh hn 6 th hot ng ca nhm vi khun gim nhanh.m :m t 91,5 96% th thch hp cho vi khun sinh methane pht trin, m ln hn 96% th tc phn hy cht hu c c gim, sn lng kh sinh ra thp.Thnh phn dinh dng: m bo qu trnh sinh kh bnh thng v lin tc phi cung cp y nguyn liu cho s sinh trng v pht trin ca vi khun. Thnh phn ch yu ca nguyn liu phi cp l C v N; vi carbon dng l carbohydrate, cn nit dng nitrate, protein, amoniac. Ngoi vic cung cp y nguyn liu C v N cn phi m bo t l tng ng C/N. T l thch hp s m bo cn i dinh dng cho hot ng sng ca vi sinh vt k kh, trong C s to nng lng cn N s to c cu ca t bo. Nhiu th nghim cho thy vi t l C/N 25/1 30/1 th s phn hy k kh xy ra ttCc cht c gy tr ngi qu trnh ln menVi khun sinh methane d b nh hng cc c t v cc hp cht hu c. Theo nghin cu cc cht sau y c ch qu trnh ln men ca vi khun k kh

http://www.vuonsinhthaitrungviet.com/home/detail.asp?iData=982