Công nghệ khí sinh học

Công nghệ khí sinh học

1. Khí sinh học la gì?
- Biogas hay còn gọi là khí sinh học (KSH), là một hỗn hợp khí được sản sinh ra từ sữ phân huỷ những chất hữu cơ dưới tác động của vi khuẩn trong môi trường yếm khí. Trong đó thành phần chủ yếu là khí mêtan (CH4).
- Khí đốt thiên nhiên cũng có chất như KSH. Khí này được hình thành qua nhiều thời kỳ địa chất nên có hàm lượng mê tan rất cao, thường trên 90%.

2. Khí sinh học được sản xuất ra như thế nào?
- Để sản xuất khí sinh học, người ta xây dựng hoặc chế tạo các thiết bị KSH. Nguyên liệu để sản xuất KSH là những chất hữu cơ như phân động vật, các loại thực vật như bèo, cỏ, rơm rạ. Nguyên liệu được nạp vào các thiết bị KSH. Thiết bị giữ kín không cho không khí lọt vào nên nguyên liệu bị phân huỷ kỵ khí và tạo ra KSH.
- Việc nạp nguyên liệu được thực hiện theo 2 cách chủ yếu sau:
+ Nạp từng mẻ: toàn bộ nguyên liệu được nạp đầy vào các thiết bị một lần. Mẻ nguyên liệu này phân huỷ dần và cho khí sử dụng. Sau một thời gian đủ để nguyên liệu phân huỷ gần hết, toàn bộ nguyên liệu được lấy ra và thay bằng một mẻ nguyên liệu mới, thời gian mỗi mẻ thường kéo dài từ 3 – 5 tháng.
+ Nạp liên tục: nguyên liệu được nạp đầy lúc mới đưa thiết bị vào hoạt động. Sau một thời gian ngắn, nguyên liệu được bổ sungthường xuyên. Khi đó một phần nguyên liệu được phân huỷ được lấy đi để nhường chỗ cho phần nguyên liệu mới nạp vào. Trong quá trình phân huỷ, chỉ một phần nguyên liệu được chuyển hoá thành KSH, phần còn lại được lấy ra cùng với nước pha loãng gọi là bã thải.

3. Cấu tạo của thiết bị khí sinh học
Trong thực tế hầu hết các thiết bị KSH được áp dụng ở những dạng thiết bị đơn giản, hoạt động theo chế độ nạp nguyên liệu bổ sung thường xuyên hàng ngày. Các thiết bị này có 5 bộ phận như sau:
1. Bộ phận phân huỷ: là nơi chứa nguyên liệu đảm bảo những điều kiện thuận lợi cho quá trình phần huỷ kỵ khí sinh ra. Đây là bộ phận chủ yếu của thiết bị.
2. Bộ phận chứa khí: khí sinh ra từ bộ phận phân huỷ được thu và chứa ở đây. Yêu cầu cơ bản của bộ phận chứa khí là phải kín khí.
3. Lối vào: Là nơi nạp nguyên liệu bổ sung vào bộ phận phân huỷ.
4. Lối ra: Nguyên liệu sau khi phân huỷ được lấy ra qua đây để nhường chổ cho nguyên liệu mới bổ sung vào.
5. Lối lấy khí: khí được trích từ bộ tích khí tới nơi sử dụng qua lối lấy khí này.

4. Phân loại thiết bị khí sinh học
Hầu hết các thiết bị được sử dụng ở hai dạng: dạng hầm xây cố định và kiểu túi chất dẻo.

5. Nguyên liệu để sản xuất khí sinh học
1. Nguyên liệu:
Nguyên liệu dùng để sản xuất KSH được chia làm 2 loại:
a. 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.
b. 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
2. Có thể thu được bao nhiêu lít khí sinh học từ 1kg nguyên liệu:
Như trên đã nêu, sản lượng khí còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Tuy vậy, để sơ bộ dự tính được lượng khí sẽ có đối với các thiết bị khí sinh học thông thường, chúng ta có thể tham khảo bảng số liệu. Ở đây sản lượng khí thu được mỗi ngày tương ứng với 1kg nguyên liệu nạp vào.

Loại ng/liệu (phân) Lượng thải/ngày(kg) Sản lượng khí(1kg/nlt)

Bò 15-20 15-32
Trâu 18-25 15-32
Lợn 1.2-4 40-60
Gia cầm 0.02-0.05 50-60
Người 0.18-0.34 60-70

6. Những yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản sinh ra khí sinh học
1. Mức độ kỵ khí
Những vi khuẩn sinh khí mêtan chỉ sống trong môi trường tuyệt đối không có oxy. Vì vậy, đảm bảo cho môi trường tuyệt đối kỵ khí là yếu tố quan trọng đầu tiên.
2. Nhiệt độ
Trong điều kiện tự nhiên, nhiệt độ thích hợp nhất đối với chúng là 30 – 40 độ C. Nhiệt độ thấp và thay đổi đột ngột đều làm cho quá trình sinh khí mêtan yếu đi.
3. Các độc tố
Trong thực tế cần tránh các chất độc hoá học (thuốc trừ sâu, thuốc sát trùng), chất kháng sinh, nước xà phòng, thuốc nhuộm, dầu nhờn.

7.Ứng dụng của công nghệ khí sinh học                                                                             1/. Xử lý chất thả trong chăn nuôi, làm sạch, môi trường và các bệnh truyền nhiễm.
2/. Tạo ra nguồn khí đốt rẻ tiền cho gia đình, sạch sẽ, sử dụng tiện lợi và giải phóng lao động nữ trong công việc nội trợ.
3/. Sử dụng chất thải từ hầm ủ cho chăn nuôi, thuỷ sản và trồng trọt với năng suất cao.

8. Những lưu ý khi sử dụng hệ thống biogas                                                                     1/. Tuyệt đối không để rác lẫn với phân, nước thải có xà phòng, thuốc tẩy chảy vào bộ phận phân huỷ.
2/. Hệ thống ống dẫn khí vào bếp phải kiểm tra thường xuyên, không để xoắn, gấp khúc hoặc bị thủng.
3/. Van an toàn: rất quan trọng, vì vậy phải thường xuyên kiểm tra mức nước trong chai theo yêu cầu đã qui định.
4/. Khoá van đóng mở gas: Van luôn luôn phải đóng, khi sử dụng phải mở từ từ, đồng thời châm lửa.
5/. Khu vực túi ủ phải có hàng rào bảo vệ.
6/. Không để nước ngập, tồn đọng lâu trong hố xây, vì có thể làm cho túi ủ chuyển dịch sai qui cách ban đầu.