ĐỀ TÀI
Tìm nhiểu về Biogas
LỜI NÓI ĐẦU................................................................... 5
CHƢƠNG I : TỔNG QUANG LÝ THUYẾT .................. 10
I. khái niện biogas, khí sinh học. .................................... 10
II. lợi ích của biogas mang lại. ....................................... 11
III. nguồn nguyên liệu làm biogas và các yếu tố ảnh
hƣởng. .............................................................................. 21
IV. các phản ứng hóa học và sự hình thành khí. .......... 24
V. phân loại hầm biogas . ............................................... 28
CHƢƠNG II : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................. 40
I. pH. ............................................................................... 40
II. TS (Total Solids) tổng chất rắn. ................................ 42
III. COD. ......................................................................... 44
IV. BOD5.......................................................................... 46
V. NITƠ TỔNG. ............................................................. 48
VI. PHOT PHO TỔNG. ................................................. 48
LỜI NÓI ĐẦU
Vấn đề rác thải nông nghiệp ở nông thôn nói chung và
rác thải chăn nuôi nói riêng hiện đang là một vấn đề đáng
lo ngại của ngành nông nghiệp hiện nay, do vậy việc giải
quyết vấn đề này vẫn còn đang là một bài toán khó.
Ngành chăn nuôi thế giới hiện chiếm 70% diện tích
đất nông nghiệp và 30% diện tích đất tự nhiên (không kể
diện tích đất bị băng bao phủ). Chăn nuôi đóng góp khoảng
40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu. Tuy nhiên, bên cạnh
việc sản xuất và cung cấp một lƣợng lớn sản phẩm quan
trọng cho nhu cầu của con ngƣời, ngành chăn nuôi cũng đã
gây nên nhiều vấn đề tiêu cực về môi trƣờng. Ngoài chất
thải rắn và chất thải lỏng trực tiếp đƣợc thải ra hàng ngày
thì còn có sự hình thành và thải ra một cách gián tiếp các
khí thải gây hiệu ứng nhà kính nhƣ: CO2, CH4, N2O… chăn
nuôi hiện đang đóng góp tới 18% hiệu ứng nóng lên của
trái đất, và theo dự đoán các loại chất thải này sẽ tăng lên
trong thời gian tới. Theo dự báo về nhu cầu từ các sản
phẩm chăn nuôi của thế giới, nguồn thực phẩm có nguồn
gốc động vật sẽ tăng lên gấp đôi trong nữa đầu thế kỷ này.
Do vậy chúng ta phải hƣớng tới một ngành chăn nuôi chất
lƣợng cao, không chỉ giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng
cao của con ngƣời về các sản phẩm có nguồn gốc động vật
mà đồng thời phải chịu trách nhiệm với chính con ngƣời về
mặt môi trƣờng và xã hội.
Ở nƣớc ta, chất thải chăn nuôi cũng đã trở thành vấn nạn.
Theo báo cáo của Cục chăn nuôi, hàng năm đàn vật nuôi
của Việt Nam thải ra 80 triệu tấn chất thải rắn gồm :phân,
chất độn chuồn, thức ăn thừa,xác gia súc, gia cầm chết, và
các chất thải lò mổ, vài chục tỷ khối chất thải lỏng và hàng
trăm triệu tấn chất thải khí. Do vậy mà việc xử lý chất thải
chăn nuôi ngày càng đƣợc các cơ quan quản lý nhà nƣớc,
cộng đồng và chính những ngƣời chăn nuôi quan tâm. Tuy
nhiên, ƣớc tính hiện nay, chỉ có khoảng 40-70% chất thải
rắn đƣợc xử lý. Số còn lại thải thẳng ra ao, hồ, kênh, rạch...
Chất thải rắn có nguy cơ ô nhiễm do ít đƣợc xử lý triệt để
nhƣ chất thải của trâu, dê, cừu.
Đặc biệc trong ngành chăn nuôi lợn thì phải đối mặt
với lƣợng chất thải rất lớn và nặng mùi khó chịu. Nguyên
nhân là do lợn thải phân khoảng 2kg/con/ngày nhƣng do
lợn hiện đƣợc chăn nuôi theo phƣơng thức công nghiệp,
lƣợng thức ăn tinh nhiều nên phân thƣờng ít theo khuôn,
mùi hôi nồng nặc, rất khó chịu. Chƣa kể chất độn chuồng
và trong chăn nuôi lợn không đƣợc xử lý triệt để không
những ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khoẻ của đàn lợn, đến
sức khoẻ của ngƣời chăn nuôi, dân cƣ quanh vùng mà còn
ảnh hƣởng tới thành phần cơ giới đất, gây hiện tƣợng phì
dƣỡng, ảnh hƣởng tới chất lƣợng nƣớc ngầm, ô nhiễm
không khí…
Trong phân lợn nói riêng và trong các rác thải nông
nghiệp nói chung có nguy cơ ẩn chứa rất nhiều mầm bệnh,
do sự có mặt của rất nhiều chủng loại vi khuẩn có hại khác
nhau, trong đó có sự có mặt của các loài nguy hiểm nhu e.
coli, các trứng giun, sán và đây cũng là môi trƣờng thuận
lợi cho các sinh vật có hại khác phát triển. Và khi đƣợc
phân hủy thì phân này cũng tạo ra các khí có mùi khó
chiệu,ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe của con ngƣời nhƣ
H2S.và các khí gây hiệu ứng nhà kính: CO2, NH3, H2O…
Nhƣ vậy vấn đề đặc ra là phải tìm đƣợc một giải pháp
sao cho trƣớc hết là giải quyết đƣợc vấn đề ô nhiễm, thứ hai
là có thể biến nguồn rác thải có hại đó trong ngành chăn
nuôi thành một nguồn nguyên liệu có ích mà phục vụ đƣợc
lợi ích cho con ngƣời trong sinh hoạt và sản xuất.
Một trong những công nghệ mà cho đến hiện nay có
thể phần nào đáp ứng đƣợc những yêu cầu về giải quyết
chất thải chăn nuôi và làm cải thiện môi trƣờng trong chăn
nuôi đó là công nghệ khí sinh học, biogas.
Biogas đã đƣợc các nhà khoa học trên thế giới thực
hiện từ những năm 1930. Ở Việt Nam, Biogas đƣợc nghiên
cứu và ứng dụng từ những năm đầu của thập niên 60 và
bƣớc đầu đã mang lại những kết quả khả quan.
CHƢƠNG I : TỔNG QUANG LÝ THUYẾT
I. khái niện biogas, khí sinh học.
Biogas là sản phẩm khí của quá trình lên men kị
khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành
những hợp chất hữu cơ đơn giản trong đó có sản phẩm
chính mà chúng ta cần là khí metan, khí này có thể sử
dụng nhƣ là một loại nhiên liệu dùng để sinh nhiệt,
thành phần chủ yếu của biogas gồm : CH4 (40-70 %),
CO2 (35-40 %) và các khí khác với hàm lƣợng thấp nhƣ
H2S, H2, O2, N2 …
Khí CH4 sinh ra của biogas là một khí rất có ích
cho cuộc sống của con ngƣời và góp phần vào việc giải
quyết triệt để vấn đề môi trƣờng,đặc biệt là trong ngành
chăn nuôi có thể nói công nghệ này mang lại rất nhiều
lợi ích, và góp phần rất lớn trong việc phát triển kinh tế
đất nƣớc và đặc biệt là đối với các nƣớc đang phát triển
nhƣ chúng ta hiện nay.Đối với nƣớc ta hiện nay mặc dù
công nghệ này mới đƣợc phát triển cách đây không lâu,
khoản đầu thập niên 60 nhƣng khí CH4 sinh ra đã đƣợc
ứng dụng vào rất nhiều mục đích và mang lại rất nhiều
kết quả, chúng ta sẽ tìm hiểu các lợi ích chính mà
biogas đã mang lại nhƣ.
- Thứ nhất lợi ích về mặt xã hội
- Thứ hai lợi ích trong nông nghiệp
- Thứ ba lợi ích môi trƣờng.
II. lợi ích của biogas mang lại.
1. giải quyết vấn đề chất đốt,lợi ích xã hội
Việc phát triển khí sinh học là một bƣớc tiến
quang trọng để tiến tới giải quyết vấn đề thiếu chất đốt
ở nông thôn, đó là mối quan tâm của cộng đồng dân cƣ
nông thôn. Sử dụng biogas, một chất đốt thu đƣợc từ
các nguồn sinh vật dồi dào trong tự nhiên, là một
nguồn thay thế cho các nhiên liệu rắn nhƣ than và củi
đã mang lại một sự thay đổi cơ bản trong lịch sử chất
đốt đối với các vùng nông thôn. Đó là một sáng tạo kỹ
thuật quan trọng không chỉ giải quyết chất đốt cho nông
dân và các dân cƣ ở nông thôn mà còn tiết kiệm đƣợc
một lƣợng lớn than cho quốc gia.
Phát triển biogas còn giải quyết đƣợc một số vấn
đề nảy sinh khác do thiếu chất đốt.. Một lƣợng lớn lao
động trƣớc đây dùng để kiếm củi và vận chuyển than có
thể đƣa vào sản xuất nông nghiệp. việc giảm nhu cầu
đun củi đã giảm đƣợc nạn phá rừng và tăng thêm diện
tích rừng. Tiền để mua than và nhiên liệu rắn khác có
thể tiết kiệm đƣợc và giảm nhẹ gánh nặng tài chính cho
ngƣời dân, hàng năm tiết kiệm đƣợc một số tiền lớn cho
quốc gia. Số lƣợng lớn than nhà nƣớc cung cấp cho
nông thôn và chi phí khổng lồ vào việc vận chuyển
cũng sẽ tiết kiệm đƣợc để đƣa vào xây dựng công
nghiệp. sau khi phát triển biogas ngƣời phụ nữ đƣợc
giải phóng khỏi các việc vặt trong gia đình và có thể
tham gia vào sản xuất nông nghiệp nhiều hơn vì khi sử
dụng gas để nấu bếp thì tiết kiệm đƣợc nhiều thời gian
hơn là nấu bằng củi, do nhiệt năng mà gas sinh ra khi
cháy cao, vào khoản 44.106 j/kg so với củi khô là
10.106 j/kg. sử dụng biogas hiệu quả cũng là một hình
thức tiết kiệm điện năng và tiền bạc một ví dụ cụ thể Ở
tỉnh Vĩnh Long, với tổng đàn heo hơn 320.000 con
(năm 2009) thì lƣợng phân thải ra hơn 300.000 tấn/năm.
Theo tính toán của các nhà chuyên môn, mỗi con heo
thải ra môi trƣờng khoảng 1 tấn phân/năm. Nếu thu
gom hết, sử dụng sản xuất biogas thì mỗi năm có thể
sản xuất đƣợc 13,5 triệu khối khí mêtan, cung cấp gần
30 triệu KWh điện năng, nếu tính bình quân giá điện
hiện nay là 3000đ/kwh thì mỗi năm có thể tiết kiệm
đƣợc 90 tỉ đồng cho quốc gia và làm giảm đáng kể giá
thành chăn nuôi (khoảng 7- 10%) Biogas có thể dùng
để thắp sáng và công suất của loại đèn dùng biogas
cũng rất đa dạng có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu của mọi
ngƣời.
2. kích thích sản xuất nông nghiệp
Phát triển biogas là một con đƣờng quan trọng để
kích thích sản xuất nông nghiệp, biogas làm tăng đáng
kể số lƣợng và chất lƣợng phân hữu cơ, phân ngƣời và
súc vật, rơm rạ và chất thải thực vật, các loại lá cây đều
có thể trở thành phân bón sau khi lên men qua phân
hủy ở những hầm biogas đậy kín không khí. Thay vì
trƣớc kia sau khi thu hoạch có thể mang rơm về nhà
làm chất đốt thì bây giờ rơm đƣợc ủ trực tiếp ngoài
đồng để làm phân bón hoặc có thể mang về ủ trong hầm
biogas vừa lấy đƣợc khí gas để sử dụng mà lại có phân
để bón cho ruộng, bã thải biogas còn dùng làm thức ăn
khô cho gia súc,các thành phần dinh dƣỡng trong bã
thải của biogas đã đƣợc tăng lên rất nhiều lần, Thành
phần nitơ của chúng đƣợc chuyển thành amoniac dễ
dàng hấp thụ hơn đối với các cây trồng, nhƣ vậy cải
thiện đƣợc phân bón. Theo kết quả nghiên cứu của các
viện nông nghiệp thì thành phần amoniac của phân hữu
cơ đƣợc ủ men trong 30 ngày ở một hầm biogas đã tăng
lên 19.3% và thành phần photphat hƣu ích tăng lên
31.8%.ủ kín phân hữu cơ này trong các hầm biogas
cũng ngăn cản đƣợc sự bốc hơi và mất mát amoniac.
Phân đƣợc ủ trong các hầm biogas đã chứng tỏ làm
tăng năng suất nông nghiệp. theo thực nghiêm, năng
suất ngô có thể tăng 28%.lúa nƣớc tăng 10% . lúa mì
tăng 12,5% . bông tăng 24,7%.
Nếu dùng nƣớc thải từ hầm biogas để ngâm hạt
giống thì số lƣợng hạt giốn này mầm sẽ tăng cao hơn
hẳng so với hạt giống không đƣợc ngâm phân.
Các thân cây, các loại cỏ dại mọc ở nƣớc, lá cây và
các chất thải khác đều là những vật liệu tốt cho việc
sản xuất biogas . Ngƣời nông dân có thể tích trữ đƣợc
các vật liệu này để đƣa vào hầm biogas trong bất kỳ
thời gian nào, do vậy làm tăng nguồn phân bón cho cây
trồng. Các chất hữu cơ nhƣ phân động vật, các loại cây
xanh, sau khi phân hủy để sản xuất biogas lại trở thành
một loại phân hữu cơ giàu dinh dƣỡng. các nguyên tố
N,P,K của nguyên liệu sau khi phân hủy hầu nhƣ không
bị tổn thất mà lại chuyển hóa sang dạng phân mà cây
trồng dễ hấp thụ. Thí nghiệm đã cho thấy phân đƣợc
phân hủy trong thiết bị biogas so với phân đƣợc lƣu giữ
trong bể chứa phân để hở có hàm lƣợng nitơ tổng số
cao hơn là 14% và hàm lƣợng nito amoni cao hơn là
19,4%. Bã thải của thiết bị cả phần lỏng và phần đặc
khi sử dụng để bón cho cây đều cho năng suất tăng. khi
đƣợc bón loại phân này thì cây trồng phát triển khỏe
mạnh ít sâu bệnh. Tác dụng cải tạo đất của loại phân
này cũng thể hiện rõ sau 2 – 3 năm bón liên tiếp. Cung
cấp thức ăn bổ sung cho chăn nuôi khi các chất hữu cơ
phân hủy kỵ khí, một phần quan trọng đƣợc chuyển hóa
thành các axit amin mới do quá trình tăng trƣởng sinh
khối của các vi khuẩn. Chẳng hạn với phân trâu, bò
ngƣời ta đo đƣợc toàn bộ các axit amin đã tăng 230%
sau khi phân hủy. Ngoài ra một lƣợng lớn B12 đáng kể
đƣợc tổng hợp trong quá trình phân hủy. để sử dụng
đƣợc nguồn này làm thức ăn cho gia súc, gia cầm ngƣời
ta thƣờng tiến hành lấy bã thải lên và tiến hành sấy khô,
đóng thành bánh và để dành cho gia súc, gia cầm sử
dụng trực tiếp.
Nuôi thủy sản khi sử dụng bã thải làm thức ăn cho
cá thì, các chất dinh dƣỡng kích thích sự phát triển của
các thực vật phù du lẫn các động vật phù du là nguồn
thức ăn cho cá. Do vậy sản lƣợng cá tăng đáng kể.
Nguồn chất thải biogas cũng là một loại thức ăn vô
cùng tốt cho việc nuôi giun của các hộ có nuôi giun.
3. biogas góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng,bảo vệ
môi trường.
Phát triển chƣơng trình biogas cũng là con đƣờng
hiệu quả để giải quyết vấn đề phân bón và cải thiện vệ
sinh môi trƣờng, tiêu chuẩn sức khỏe ở nông thôn. Nó
là biện pháp để thủ tiêu các trứng sán, giun, và các loại
ký sinh trùng khác sống trong mọi loại phân. Thu gom
tất cả các phân thải của gia súc và ngƣời vào một hầm
biogas là cách giải quyết vấn đề chất thải tốt nhất .
Viện ký sinh trùng của nhiều nƣớc đã công bố
rằng: sau khi ủ lên men, bã thải chỉ còn rất ít trứng các
ký sinh trùng.giun sán giảm bớt 95%. số lƣợng trứng
sán, giun và các ấu trùng gây hại khác tìm thấy có thể
giảm tới 99%.
Nơi nào phát triển hầm khí sinh vật tốt, nơi đó sẽ
kiểm soát có hiệu quả các bệnh về kí sinh trùng và bệnh
giun sán, vệ sinh nông thôn đƣợc biến đổi tốt hơn,
ngƣời làm nông nghiệp đƣợc bảo vệ, tiêu chuẩn chung
về bảo vệ sức khỏe đƣợc nâng lên rõ rệt.
Ngoài ra nhƣ trên ta đã nói thì trong thành phần
khí sinh học do phân hủy xác của các sinh vật nên có
một lƣợng lớn khí metan khoản trên 50% lƣợng khí
thoát ra và 30% còn lại là cacbonic và hơi nƣớc, đây là
các khí góp một phần rất to lớn trong việc gây nên hiệu
ứng nhà kính, một vấn đề nóng bỏng không kém. Nhƣ
vậy việc gom xác động thực vật lại để phân hủy một
chỗ và sử dụng khí metan là một cách góp phần giảm
nguy cơ gây hiệu ứng nhà kính.
4. biogas và vấn đề cơ giới hóa nông nghiệp
Phát triển biogas cũng có thể tạo nên một nguồn
nhiên liệu mới cho việc cơ giới hóa nông nghiệp. Hiện
nay, ở một số quốc gia trong đó có Việt Nam, biogas
đƣợc dùng với số lƣợng lớn không chỉ để nấu ăn, thắp
sáng, mà còn để kéo các máy nông nghiệp.
- Xem thêm -