Công nghệ Biogas

TRƯỜNG ĐẠI HỌC YERSIN ĐÀ LẠT KHOA KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Nhóm sinh viên thực hiện: MT Nguyễn Thị Lan Anh. Da Gout BeLy. Nguyễn Thị Hân. Ngô Thị Thu Hồng. Nguyễn Ngọc Hồng Linh. Nguyễn Đỗ Long. Nguyễn Thị Nguyên. K’Quyên Dương Quốc Qúi K’ Săc K’rem. Nội dung trình bày I. Giới thiệu về Biogas. II. Cở sở lý thuyết Biogas. III. Quy trình sản xuất Biogas. IV. Ứng dụng công nghệ Biogas. I. Giới thiệu về Biogas. 1.Biogas là gì? Biogas là một dạng khí sinh học được tái tạo trong quá trình phân hủy những chất thải của con người và động vật trong điều kiện hầm kín. Nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất thải sẽ lên men và tạo khí được sử dụng làm khí đốt và chạy động cơ đốt trong . 2. Thành phần và nguồn gốc. Biogas là viết tắt từ Biological Gas, là khí sinh ra từ quá trình phân hủy xác động thực vật, tp gồm có: + Metan (CH4): 50% - 75%. + Carbon dioxide (CO2): 25% - 50%. + Nitrogen (N2): 0% - 10%. + Hydrogen sulfilde (H2S): 0% - 3%. + Oxygen (O2): 0% - 2%. - Nguồn gốc: Là các phế liệu trong sản xuất nông, lâm nghiệp và các hoạt động sống sản xuất và chế biến nông lâm sản. Hoặc phân gia súc làm nguồn nhiên liệu chủ yếu hiện nay trong các hầm biogas của nước ta . I. Giới thiệu về Biogas. 3. Bản chất kỵ khí của Biogas. Là chất thải được phân hủy nhờ vào các vi sinh vật trong điều kiện hoàn toàn không có Oxi. Qúa trình này được phân chia làm 2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ cao phân tử được vi sinh vật chuyển thành các chất có trọng lượng thấp hơn axit hữu cơ, đường glyxerin...( được gọi chung là hydratcarbon). + Giai đoạn 2: Là giai đoạn phát triển mạnh các loại vi khuẩn metan để chuyển hầu như toàn bộ các chất hydrat cacbon thành CH4, CO2. II. Cở sở lý thuyết Biogas. 1. Các vi sinh vật trong bể biogas. Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas: + Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose. + Nhóm vi khuẩn khí metan. II. Cở sở lý thuyết Biogas. Hình ảnh của vi khuẩn Bacillus cereus II. Cở sở lý thuyết Biogas. 2. Cơ chế của sự tạo thành khí metan. Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ phân hủy thành các axit hữu cơ, CO2, H2 và các sản phẩm khoáng hóa khác dưới tác dụng của enzym cellulosase: CxHyOz →  các axit hữu cơ, CO2, H2. Giai đoạn 2: Các axit hữu cơ, CO2, H2 tiếp tục bị tác động bởi các vi khuẩn metan: 1. CO2 + 4H2   →  CH4 + 2H2O 2. CO  + 3H2   →  CH4 + H2O 3. 4CO + 2H2  →  CH4 + 3CO2 4. 4HCOOH    →   CH4 + 3CO2 + 3H2O 5. 4CHOH      →  3CH4 + 2H2O + CO2 6. CH3COOH  →  CH4 + H2O. II. Cở sở lý thuyết Biogas. Dựa vào các vi khuẩn yếm khí để lên men phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ sinh ra một hỗn hợp khí có thể cháy được: H2, H2S, NH3, CH4, C2H2,… trong đó CH4 là sản phẩm khí chủ yếu (nên còn gọi là quá trình lên men tạo Metan ). Quá trình len men tạo metan có 3 giai đoạn: + Giai đoạn 1: Biến đổi chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản + Giai đoạn 2: Hình thành acid. + Giai đoạn 3: Hình thành khí mêtan. Sơ đồ 3 giai đoạn quá trình lên men metan: Giai đoạn 1 Chất hữu cơ, carbohydrates, chất béo, protein. H2 ,CO2 Acid acetic Acid propionic, Acid butyric, Các rượu khác và các thành phần khác Khối Vi khuẩn Giai đoạn 2 Khối Vi khuẩn H2 , CO2 Acid acetic Giai đoạn 3 Khối Vi khuẩn CH4, CO2 Tác dụng của vi khuẩn lên men và thủy phân Vi khuẩn acetogenic Vi khuẩn sinh khí Metan  Giai đoạn 1: Biến đổi chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản. II. Cở sở lý thuyết Biogas Chất hữu cơ phức tạp: (PROTEIN, A.AMIN, LIPID) Chất hữu cơ đơn giản (ALBUMOZ PEPIT,GLYXERIN, A.BÉO) Vi khuẩn Closdium bipiclobacterium, Bacillus gram âm không sinh bào tử, staphy loccus. II. Cở sở lý thuyết Biogas Giai đoạn 2: Hình thành acid: - Nhờ vào vi khuẩn acetogenic bacteria (vi khuẩn tổng hợp acetat), các hydrates carbon  acid có phân tử lượng thấp (C2H5COOH, C3H7COOH, CH3COOH …) và pH môi trường ở dưới 5 nên gây thối. Giai đoạn 3: Hình thành khí mêtan: - Sản phẩm của pha acid là nguyên liệu để phân huỷ ở giai đoạn này, tạo ra hỗn hợp khí: CH4, CO2, H2S, N2, H2, và muối khoáng (pH của môi trường chuyển sang kiềm). II. Cở sở lý thuyết Biogas 3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men. - Đều kiện kỵ khí: không có O2 trong dịch lên men. - Nhiệt độ: qui mô nhỏ thực hiện ở 30-350C, qui mô lớn có cơ khí hóa và tự đông hóa thực hiện ở 50-550C. - Độ pH: 6,5 – 7,5 (nếu Na2CO3. + Na2CO3 + CO2 + H2O -----> 2 NaHCO3. +Ca(OH)2 + CO2 -----> CaCO3 + H2O. III. Quy trình sản xuất biogas Loại trừ H2S : dùng Na2CO3 hoặc hợp chất sắt. - Na2CO3 ở phương trình (q) có thể dùng để loại H2S trong Biogas: H2S + Na2CO3 -----> NaHS + NaHCO3. - Biogas đi qua mặt sắt trộn lẫn với dăm bào, pt; Fe2O3 + 3 H2S -----> Fe2S3 + 3 H2O. - Sau khi sử dụng oxit sắt được tái sinh bằng cách đem Fe2S3 phơi nắng, ta có: 2 Fe2S3 + 3 O2 -----> 2 Fe2O3 + 6 S. - Loại trừ bùn trong bể phân huỷ IV.ứng dụng công nghệ biogas Quy mô nhỏ ở hộ gia đình: IV.ứng dụng công nghệ biogas Máy phát điện chạy bằng Biogas. Đèn sử dung khí Biogas. IV.ứng dụng công nghệ biogas Quy mô lớn hơn: ứng dụng trong sản xuất và thay thế nhiên liệu cho động cơ. Mô hình nhà máy sử dụng Biogas cung cấp điện. IV.ứng dụng công nghệ biogas Xe hơi , tàu hoả sử dụng nhiên liệu biogas IV.ứng dụng công nghệ biogas Sử dụng năng lượng Biogas. Sử dụng biogas trong chăn nuôi TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Duy Thiện, NXB Xây Dựng HN – 2005, Công trình năng lượng khí sinh vật Biogas.