Câu hỏi Mở đầu: Tại Việt Nam, ở
một số vùng nông thôn xây dựng mô hình chăn nuôi (lợn, bò) có hệ thống xử lí chất
thải áp dụng công nghệ vi sinh vật giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng
thời cung cấp năng lượng khí đốt. Đây là dẫn chứng thuyết phục về hiệu quả to
lớn của việc áp dụng quá trình phân giải kị khí nhờ vi sinh vật để biến chất thải
của con người, động vật; phế phẩm, phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp,… thành
khí sinh học (biogas). Vậy các quy trình đó được thiết kế và sử dụng như thế
nào?
Trả lời:
Quy trình thiết kế và sử dụng hầm biogas:
- Thiết kế hầm biogas: Đào hố → Thi công phần nền đáy → Xây
thành bể biogas → Trát vữa tường → Đổ bê tông cho nắp bể → Chuẩn bị cốt thép và
buộc cốt thép → Đổ nắp kĩ thuật → Lắp đặt thiết bị → San lấp đất quanh hầm.
- Sử dụng hầm biogas: Nạp nguyên liệu chính là phân vào hầm
→ Phân hủy chất tại tại bể phân giải sinh ra khí methane và các loại khí khác để
sử dụng làm chất đốt → Nạp phân bổ sung vào hầm → Bảo quản hầm trong quá trình
sử dụng.
I. Công nghệ thu hồi khí sinh học
Câu hỏi 1: Hãy cho biết các nguyên liệu có thể được sử
dụng để lên men tạo khí sinh học.
Trả lời:
- Các nguyên liệu có thể được sử dụng để lên men tạo khí sinh
học:
+ Các loại bùn từ ao tù, đầm lầy, cống rãnh, bùn trong xử lí
nước thải bậc một và bậc hai. Đây là nguyên liệu sản xuất khí sinh học khá phù
hợp, đặc biệt, bùn từ quá trình xử lí nước thải có hàm lượng protein cao do 60
- 70 % là sinh khối vi khuẩn cùng các vitamin và khoáng chất.
+ Các loại phân hữu cơ: các loại phân gia súc, gia cầm,... Các
loại phân gia súc có tỉ lệ C/N (carbon/nitrogen) rất phù hợp để lên men methane
thu khí sinh học. Các loại phân khác nếu sử dụng cần phải được phối trộn thêm
các thành phần khác để đảm bảo tỉ lệ C/N phù hợp.
+ Các loại nước thải từ chăn nuôi, cơ sở chế biến thực phẩm và
các ngành công nghiệp khác không có độc tố ức chế hoạt động của các vi sinh vật.
+ Các loại phế phẩm, phụ phẩm từ nông nghiệp như rơm rạ, thân cây ngô, đậu, mùn cưa, trấu, vỏ cả phê,... Các phế phẩm, phụ phẩm này phổ biến, giàu cellulose nhưng thường nghèo nitrogen nên tỉ lệ C/N không phù hợp. Nguyên liệu này cần phải được làm nhỏ và phối trộn thêm các nguyên liệu giàu nitrogen khi tiến hành lên men methane.
Câu hỏi 2: Quan sát hình 13.4 và cho biết các giai đoạn của công nghệ lên men thu hồi khí sinh học. Vi sinh vật lên men sẽ được bổ sung vào bể nào?
Trả lời:
- Công nghệ lên men thu hồi khí sinh học gồm 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu: Các nguyên liệu cần nghiền
nhỏ nếu có kích thước lớn, phối chế với nguyên liệu khác để đảm bảo tỉ lệ C/N
là 20 – 30. Nguyên liệu cần được trộn kĩ với nước, rồi đánh tơi.
Nguyên liệu và giống vi sinh vật sau đó được nạp vào bể lên men.
+ Giai đoạn lên men methane: Có thể tiến hành theo mẻ, bán
liên tục hoặc liên tục tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống lên men. Thời gian
lưu nguyên liệu phụ thuộc vào loại nguyên liệu, nhiệt độ có thể duy trì hai chế
độ khoảng 30 – 35oC hoặc 50 – 55oC.
+ Giai đoạn thu hồi khí: Khí được thu hồi thông qua hệ thống
ống dẫn và van. Hỗn hợp khí cần được xử lí để tăng hàm lượng CH4 và giảm
mùi hôi.
- Vi sinh vật lên men sẽ được bổ sung vào bể lên men.
Câu hỏi 3: Nêu các ứng dụng của khí sinh học.
Trả lời:
- Khí sinh học được coi là nguồn năng lượng tái sinh đang được sử dụng để cung cấp năng lượng như khí đốt, điện sinh hoạt cho người dân ở ngoại ô các thành phố lớn và vùng nông thôn.
Vận dụng 1: Hãy nêu ít
nhất ba lợi ích từ việc sản xuất khí sinh học đối với môi trường sinh thái và
con người.
Trả lời:
Lợi ích từ việc sản xuất khí sinh học đối với môi trường
sinh thái và con người:
- Tạo ra khí sinh học phục vụ nhu cầu sử dụng của
con người như dùng làm khí đốt hoặc chuyển hóa thành điện năng.
- Các sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất khí sinh
học có thể được dùng làm phân bón hữu cơ, giúp gia tăng giá trị nông
nghiệp.
- Góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải
hữu cơ.
II. Công nghệ ứng dụng vi sinh vật trong xử lí chất thải rắn
Câu hỏi 4: Quan sát hình 13.5 và cho biết quy trình xử lí rác thải rắn thành phân hữu cơ gồm mấy giai đoạn. Ý nghĩa của mỗi giai đoạn này là gì?
Trả lời:
- Quy trình sản xuất phân hữu cơ được chia làm ba giai đoạn:
+ Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu: Phân loại rác, nghiền nhỏ và
phối trộn nguyên liệu cho phù hợp.
+ Giai đoạn ủ rác thải: vi sinh vật phân giải nguyên liệu
thành các sản phẩm phân bón cho cây trồng.
+ Giai đoạn thu hồi và hoàn thành thành phẩm: Sàng lọc loại bỏ các vật có kích thước lớn, không được phân giải; đóng gói và bảo quản sản phẩm.
Vận dụng 2: Bên cạnh sản
phẩm phân hữu cơ, hãy nêu một sản phẩm khác có thể sản xuất từ rác thải rắn hữu
cơ nhờ vi sinh vật kị khí.
Trả lời:
- Ngoài sản phẩm phân hữu cơ, khí sinh học là một sản phẩm khác có thể sản xuất từ rác thải rắn hữu cơ nhờ vi sinh vật kị khí.
Vận dụng 3: Hãy thiết lập các bước của quy trình đơn giản
xử lí rác thái hữu cơ thành phân bón hữu cơ tại hộ gia đình.
Trả lời:
- Các bước của quy trình đơn giản xử lí rác thải hữu cơ thành
phân bón hưu cơ hộ gia đình
+ Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu: tách chất hữu cơ ra khỏi chất
thải khác, cắt nhỏ và bổ sung vi sinh vật.
+ Bước 2: Ủ rác thải: ủ trong điều kiện hiếu khí, trộn rác thải
định kì để tăng lượng oxy.
+ Bước 3: Thu hồi và hoàn thành thành phẩm.