Nguyên lý quy trình sản xuất Biogas

Sự tạo thành khí sinh vật là một quá trình lên men phức tạp, xảy ra rất nhiều phản ứng cuối cùng tạo ra khí CH4 và CO2 và một số chất khác. Quá trình này được thực hiện theo nguyên tắc phân hủy kỵ khí, dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên lý quy trình sản xuất BiogasDownload» AGRIVIET.COM I- NGUYEÂN LYÙ QUI TRÌNH SAÛN XUAÁT BIOGAS Biogas laø moät hoãn hôïp khí ñöôïc saûn sinh ra töø söï phaân huûy nhöõng hôïpchaát höõu cô döôùi taùc ñoäng cuûa vi khuaån trong moâi tröôøng yeám khí. Noù chieám tæ leä nhö sau: - CH4: 60-70%. - CO2: 30-40%. Phaàn coøn laïi laø moät löôïng nhoû khí N2, H2, CO, CO2,... Trong hoãn hôïp khísinh vaät ta thaáy CH4 chieám moät soá löôïng lôùn vaø laø khí ñöôïc söû duïng chuû yeáu ñeåtaïo ra naêng löôïng khi ñoát. Löôïng CH4 chòu aûnh höôûng bôûi quaù trình sinh hoïc vaøloaïi phaân maø ta söû duïng. CÔ CHEÁ TAÏO KHÍ SINH VAÄT TRONG HEÄ THOÁNG BIOGAS Söï taïo thaønh khí sinh vaät laø moät quaù trình leân men phöùc taïp xaûy ra raátnhieàu phaûn öùng, cuoái cuøng taïo ra khí CH4 vaø CO2 vaø moät soá chaát khaùc. Quaùtrình naøy ñöôïc thöïc hieän theo nguyeân taéc phaân huûy kî khí, döôùi taùc duïng cuûa visinh vaät yeám khí ñaõ phaân huûy töø nhöõng chaát höõu cô daïng phöùc taïp chuyeån thaønhdaïng ñôn giaûn, moät löôïng ñaùng keå chuyeån thaønh khí vaø daïng chaát hoøa tan. Söï phaân huûy kî khí dieãn ra qua nhieàu giai ñoaïn vôùi haøng ngaøn saûn phaåmtrung gian vôùi söï tham giöõa caùc chuûng loaïi vi sinh vaät ña daïng. Ñoù laø söï phaânhuûy protein, tinh boät, lipid ñeå taïo thaønh acid amin, glycerin, acid beùo, acid beùobay hôi, methylamin. cuøng caùc chaát ñoäc haïi nhö: Tomain (Ñoäc toá thòt thoái), saûnphaåm boác muøi nhö: Indol, Scatol. Vaø cuoái cuøng laø lieân keát cao phaân töû maø noùkhoâng phaân huûy ñöôïc deã daøng bôûi vi khuaån yeám khí nhö lignin, cellulose. Tieán trình toång quaùt nhö sau: (C6H10 O5)n + n H2O VSV 3nCO2 + 3n CH4 + 4.5cal o o T = 35 C pH = 7 1Download» AGRIVIET.COM Moät phaàn CO2 ñaõ bò giöõ laïi trong moät soá saûn phaåm quaù trình leân men nhönhöõng ion K+, Ca++, NH3+, Na+. Do ñoù hoãn hôïp khí sinh ra coù töø 60 - 70% CH4 vaøkhoaûng 30 - 40% CO2. Nhöõng chaát höõu cô lieân keát phaân töû thaáp nhö: ñöôøng, proteâin, tinh boät vaøngay caû cellulose coù theå phaân huûy nhanh taïo ra acid höõu cô. Caùc acid höõu cônaøy tích tuï nhanh seõ gaây giaûm söï phaân huûy. Ngöôïc laïi lignin, cellulose ñöôïcphaân huûy töø töø neân gas ñöôïc sinh ra moät caùch lieân tuïc. Toùm laïi, quaù trình taïo khímethane coù theå dieãn ra theo hai con ñöôøng vaø moãi con ñöôøng goàm hai giai ñoaïnnhö sau: 1. Con ñöôøng thöù nhaát a. Giai ñoaïn 1 - Söï acid hoùa cellulose: (C6H10O5)n + H2O → 3nCH3COOH - Söï taïo muoái: Caùc bazô hieän dieän trong moâi tröôøng (ñaëc bieät laø NH4OH) seõ keát hôïp vôùiacid höõu cô CH3COOH + NH4OH → CH3COONH4 + H2O b. Giai ñoaïn 2 - Leân men methane do söï thuûy phaân cuûa muoái höõu cô. CH3COONH4 + H2O ⇔ CH4 + CO2 + NH4OH 2. Con ñöôøng thöù hai a. Giai ñoaïn 1 - Söï acid hoùa (C6H10O5)n + nH2O → 3nCH3COOH 2Download» AGRIVIET.COM - Thuûy phaân acid taïo CO2 vaø H2 CH3COOH + 2H2O → 2CO2 + 4H2 b. Giai ñoaïn 2 Methane ñöôïc toång hôïp töø moät soá tröïc khuaån khi söû duïng CO2 vaø H2. CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O Nhö vaäy caû hai con ñöôøng naêng suaát taïo khí methane phuï thuoäc vaøo quaùtrình acid hoùa. Neáu quaù trình leân men quaù nhanh hoaëc dòch phaân coù nhieàu chaátlieân keát phaân töû thaáp seõ deã daøng bò thuûy phaân nhanh choùng ñöa ñeán tình traïngacid hoùa vaø ngöng treä quaù trình leân men methane. Maët khaùc vi sinh vaät tham gia trong giai ñoaïn moät cuûa quaù trình phaân huûykî khí ñeàu thuoäc nhoùm vi khuaån bieán döôõng cellulose. Nhoùm vi khuaån naøy haàuheát coù caùc enzyne cellulosase vaø naèm raûi raùc trong caùc hoï khaùc nhau. Haàu heátlaø caùc tröïc truøng coù baøo töû (Spore). Theo A.R. Prevot chuùng coù maët trong caùchoï: + Clostridium + Plectridium + Caduceus + Endosponus + Terminosponus Chuùng bieán döôõng ôû ñieàu kieän yeám khí cho ra: CO2, H2 vaø moät soá chaáttan trong nöôùc nhö formate, acetate, alcohol, methylique, methylamine. TröøCO2, nhöõng chaát coøn laïi ñeàu coù khaû naêng cho electron vaø duøng ñeå dinh döôõngcho nhoùm vi khuaån sinh methane rieâng nhoùm vi khuaån yeám khí methane raátchuyeân bieät. Taát caû caùc vi khuaån naøy coù hai coenzyne ñaëc thuø: • Coenzyme M (2. mercaptoethan – sulfonic – acid) • Co ...