Tải bản đầy đủ

Ứng dụng vi sinh vật sản xuất biogas

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
KHOA HOÁ KỸ THUẬT

ĐỀ TÀI: Ứng dụng vi sinh
vật sản xuất biogas
Môn : vi sinh 2
GVHD: Ngô Thái Bích Vân
Lớp: 11SHLT


NỘI DUNG TRÌNH BÀY


1

Tổng quan về biogas

1.1. Khái niệm biogas.
Biogas còn được gọi là công nghệ sản xuất khí sinh học,
là quá trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo
ra nguồn khí sinh học làm nguồn chất đốt sử dụng trong hộ

gia đình hay trong sản xuất.
Gồm hỗn hợp khí CH4, CO2, N2, H2, H2S …, trong đó
CH4 chiếm 70% - 75% , CO2 chiếm 20- 30%, còn lại là một
lượng nhỏ các khí khác.


1.3. Nguyên liệu

Nguyên liệu

ĐỘNG VẬT
Phân người,
phân gia súc,
gia cầm

THỰC VẬT
Rơm rạ, thân
cây ngô,
đậu...


1.2. Yêu cầu nguồn nguyên liệu.
Giàu cellulose
Ít lignin
NH4 ban đầu khoảng 2000mg/l
Tỷ lệ C/N từ 20-30%
Hàm lượng chất khô khoảng 9,4%
Hàm lượng chất tan dễ tiêu khoảng 7,4%


1.4. Cơ sở lý thuyết.
Chất hữu cơ phức tạp
(hydrocarbon, protein, lipid)

Chất hữu cơ đơn giản
(đường, peptide, acid amin)
Các acid
(propionic, butyric, acetic, lactic)

H2, CO2


ACETAT
CH4, CO2
Sơ đồ quá trình lên men metan


Ba giai đoạn của quá trình
lên men

VK lên men và
thuỷ phân

VK acetogenic

VK sinh khí metan


Giai đoạn 1: thuỷ phân
Hợp chất hữu cơ phức tạp
(protein, acid amin, acid
béo…)
closdium
bipiclobacterium

bacillus gram âm không
sinh bào tử, staphy
loccus

Chất hữu cơ đơn giản
( albumoz peptide,
glyceril, acid béo…)


Giai đoạn 2: tạo acid
Chất hữu cơ đơn giản
( albumoz peptide, glyceril,
acid béo…)
VK
Acetogenic

Acid acetid, H2, CO2


Giai đoạn 3: sinh metan
Các sản phẩm của giai đoạn 2 sẽ được chuyển đổi
thành methane và các sản phẩm khác bởi nhóm vi
khuẩn metan.
Phương trình phản ứng:

CH3COO- + H2 O --> CH4 + HCO3- + NL
4H2 + HCO3- + H+ --> CH4 + 3H2O + NL


2

Quy trình sản xuất biogas
Phân gia
súc
Phối trộn
Nước

Tưới tiêu

Bùn

Phân vi
sinh

Lên men
Thu khí
Tinh sạch
Khí biogas


Nguyên liệu: phân gia súc
Thành phần của phân gia súc (đơn vị %)
Loại phân

H2O

N

P2O5

K2O

CaO

MgO

Lợn

82.0

0.80

0.41

0.26

0.09

0.10

Trâu bò

83.1

0.29

0.17

1.00

0.35

0.13

Trung bình mỗi đầu gia súc nuôi nhốt trong chuồng, sau mỗi năm có
thể cung cấp một lượng phân chuồng (kể cả độn) như sau:
- Lợn
:
1.8-2.0 tấn/con/năm
- Dê
:
0.8-0.9 tấn/con/năm
- Trâu bò :
8.0-9.0 tấn/con/năm


Phối trộn nguyên liệu

Phân gia súc, vận chuyển và cho vào hầm ủ tiến
hành phối trộn với tỷ lệ phân/nước = 1/3. Và
chuẩn bị tiến hành lên men. Để cho quá trình lên
men diễn ra nhanh hay hầm ủ mau tạo ra khí thì
ta cần bổ sung thêm chế phẩm vi sinh vật.


Hệ vi sinh vật

Bacillus cereus
-Trực khuẩn, gram dương, tạo nội bào tử.
- Vi khuẩn không tạo giáp mô, không có khả năng
di động.
- Vi khuẩn hiếu khí hay kị khí tuỳ tiện
- Nhiệt độ 5-500C, tối ưu 35-400C
- pH 4,5-9,3, thích hợp 7-7,2


Bacillus cereus
trên kính hiển vi 

 Khuẩn lạc Bacillus cereus
trên môi trường BA


Nhóm vi khuẩn tạo khí metan
Nhóm vi khuẩn tạo khí methane nằm trong nhóm cổ khuẩn Họ
Methanobacteriaceae , có thành tế bào cấu tạo từ pseudomurein,
vì thế bắt mầu Gram (+).
Cổ khuẩn sinh methane thu năng lượng cho quá trình sinh
trưởng từ việc chuyển hóa một số chất thành khí methane.
Nguồn cơ chất chủ yếu của các vi sinh vật này là hydro, format
và acetat.
- Tế bào hình que hoặc hình sợi, đôi khi tạo nhóm gồm nhiều tế
bào
- Có thành tế bào bên ngoài giữ chức năng bảo vệ, thành tế bào của
cổ khuẩn sinh methane không có chứa peptidoglycan và vì thế
không bị phá huỷ dưới tác dụng của lysosym.


Nhóm vi khuẩn tạo khí methane


Lên men
Đây là giai đoạn quan trọng của quá trình lên men
Nhiệt độ lên men: 18-25%, trong quá trình lên men luôn giữ nhiệt
độ <500C
pH: 6,5-7,5
Để quá trình lên men có thể được nhanh chóng hơn cho chất thải của
hầm ủ đang hoạt động vào hầm lên men để làm chất mồi (đưa vi khuẩn
đang hoạt động vào mẻ ủ).
Hàm lượng chất rắn trong nguyên liệu nạp cho hầm ủ nên được điều
chỉnh ở 5-10%, 90-95% còn lại là nước.


Hầm ủ nắp vòm cố định


CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Nhiệt độ

1

pH

2

Kim loại

3

Độc tố

4
5

Khuấy trộn


Tinh sạch khí biogas
Dùng KOH, NaOH, Ca(OH)2

CO2

NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O
Na2CO3 + CO2 + H2O  NaHCO3
Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2

Tinh sạch

Dùng Na2 CO3 hoặc hợp chất sắt

H2S

H2S + Na2CO3  NaHS + NaHCO3
Fe2O3+ 3H2S  Fe2S3 + H2O


Thiết bị tách H2S

Tháp tách CO2


Sản phẩm
- Khí gas (CH4) có thể sử dụng để đun nấu, sử dụng
trong sinh hoạt gia đình…
- Sau quá trình lên men thì thường thu được mùn,
lượng mùn đó ta có thể sử dụng để làm phân bón…
Biogas gồm khoảng 60% mêtan (CH4), 40%
carbonic (CO2) và dưới 1 % H2S. Mêtan không màu,
không mùi, làm cho khí biogas có thể cháy được,
còn H2S chiếm số lượng ít nhưng làm khí gas có mùi
hăng khó chịu.


Sự cố

Cách khắc phục
Không đủ VK, nhiệt độ hầm
thấp, hầm không kín

Cấy thêm VK, làm nóng nguyên
liệu nạp, kiểm tra độ kín của
hầm

Thừa khí

Nạp quá nhiều nguyên liệu

Giảm bớt nguyên liệu nạp, sử
dụng thêm bình giữ khí, mở rộng
phạm vi sử dụng khí

Khí có mùi khó
chịu

Các bộ phận kim loại như ống
thép, các cút, van đồng bị rỉ
đen nên có quá nhiều khí H2S

Hầm không có khí
hoặc không đủ khí

Khí không cháy

Không có khí sinh
ra nữa

trong thiết bị chứa quá nhiều
không khí và khí CO2

quá trình lên men bị nhiễm độc

xả hết khí không đúng thành
phần, giảm bớt lượng nguyên
liệu bổ sung, phải ngừng cấp từ
2-3 tuần.
nạo vét hầm khí, rửa sạch rồi
tiếp tục nạp lại nguyên liệu từ
đầu.


3

Lợi ích và ứng dụng của
biogas
Môi
trường

Lợi ích

+ Giảm ô nhiễm không khí trong nhà
+ Cung cấp phân bón hữư hiệu,cải thiện đất nông
nghiệp
+ Giảm sử dụng nhiên liệu hoá thạch
+ Giảm nhu cấu sử dụng củi bảo vệ rừng.

Xã hội

+ Tạo việc làm cho khu vực nông thôn.
+ Giảm nhẹ lao động cho phụ nữ và trẻ em.
+ Giảm bớt thòi gian nấu nướng và giọn dẹp
+ Giảm thơì gian đi lấy nhiên liệu
+ Đa dạng hoá giới tính những người tham công
việc bếp

Kinh tế

+ Cải thiện cuộc sống
+ Phát triển kinh doanh,tạo việc làm thu nhập.
+ Tiết kiệm chi phí năng lượng
+ Tiết kiệm chi phí mua phân bón hỗn hợp.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×