Luận văn Nghiên cứu khả năng sinh khí sinh học của một số loại chất thải nông sản thực phẩm

Việt Nam là nước nông nghiệp, trước đây nông sản thường xuất khẩu thô, nay nhà nước đẩy mạnh phát triển hình thức công nghiệp chếbiến và đầu tưmạnh mẽvào lĩnh vực bảo quản, đểtừ đó, các mặt hàng này được xuất khẩu ra thịtrường thếgiới. Theo thống kê của BộKếHoạch và Đầu Tưthì sản lượng cây ăn quảlà 4 triệu tấn/năm (năm 2005) với nhiều loại cây ăn quảnhiệt đới và á nhiệt đới như: nhãn, vải, xoài, chôm chôm, sầu riêng, thanh long, bưởi, lê, thơm. Việt Nam đi lên từmột nền kinh tếnông nghiệp, ngành nông nghiệp chiếm 30% giá trịxuất khẩu, 25% trong tổng GDP quốc gia, 76% dân sốsống ởnông thôn, giai đoan 1997-1998, ngành nông nghiệp đã đạt được nhiều thành tựu to lớn, xuất khẩu gạo, cà phê đứng thứhai, hạt tiêu luôn đứng đầu thếgiới, cùng với sựtăng trưởng mạnh của các mặt hàng nông – lâm – thủy hải sản và thực phẩm. Lượng cây ăn quảtrong thời gian qua tăng mạnh tiêu biểu vào năm 1994 diện tích cây ăn quả đạt 550 ha đến năm 2005 diện tích tăng lên trên 4000 ha. Hiện nay cảnước ta có trên 680.000 ha trồng cây ăn quả. Bên cạnh việc thúc đẩy ngành công nghiệp chếbiến nông sản- cây ăn quảvới lượng lớn nên sinh ra nhiều loại rác thải (vỏtrái cây) gây nhiều vấn đềmôi trường. Điển hình là Công Ty Dịch Vụ KỹThuật Nông Nghiệp An Giang (ANTESCO). Đây là một trong những Công ty hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất và xuất khẩu các sản phẩm rau quảnhiệt đới đông lạnh và đóng hộp như: Bắp non, thơm, đậu nành rau, đậu bắp, nấm rơm, ớt, khoai môn, xoài, đu đủ, thanh long, măng cụt, mít, v.v. ANTESCO hiện có hai nhà máy đang áp dụng công nghệ, kỹthuật tiên tiến của Châu Âu và hệthống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO (international organization for standardization - tổchức tiêu chuẩn quốc tế). ANTESCO đã có mối quan hệmua bán với nhiều quốc gia trên thếgiới như: Mỹ, Châu Âu, Nhật, Canada v.v. Trung bình mỗi ngày nhà máy sử dụng 35 tấn nguyên liệu, 150 m nước, 5.000 KWh điện và 600 lít dầu FO. Chính vì vậy, trong quá trình chếbiến rau quả đông lạnh, Nhà máy đã thải ra môi trường xung quanh một lượng lớn chất thải rắn (vỏ, hạt các loại trái cây, rau quả , khoảng 30 tấn chất thải rắn/ngày) và phải tiêu tốn chi phí là 20 triệu đồng/ngày đểthu gom rác (lượng rác thải của Nhà máy tương đương với lượng chất thải của 4.000 hộdân - bằng dân sốtrung bình một xã). Nhu cầu năng lượng nước ta ngày càng cao. Theo báo cáo của Viện Chiến lược BộKếhoạch và Đầu tư, Viện Năng lượng Việt Nam, Tổng công ty Than Việt Nam, Petro Việt Nam, hơn 10 năm qua ởnước ta, việc khai thác năng lượng sơcấp (than, dầu khí, thủy năng) tăng trung bình 16,4%/năm. Sửdụng năng lượng sơcấp tăng bình quân trên 10%/năm. Tốc độtăng trưởng năng lượng cuối cùng tăng 11%/năm, cao hơn tăng trưởng kinh tế1,46%. Dựbáo trong những năm tới, trung bình mỗi năm, lượng khai thác than là 25 triệu tấn, dầu thô 20 triệu tấn, khí 18 – 20 tỉ m . Nhưvậy, nếu có khai thác một cách kinh tế, thì dầu khí cũng chỉ đủdùng trong vòng 30 – 40 năm, than còn có khảnăng sửdụng trong vòng hơn 60 năm, sau đó sẽcạn dần, khai thác không kinh tếvà giá thành cao. Nếu không có chính sách phát triển, sửdụng các dạng năng lượng sạch và năng lượng tái tạo thì Việt Nam sẽphụthuộc hoàn toàn nguồn năng lượng từbên ngoài. Do đó cần phải có nguồn năng lượng mới - năng lượng sạch có thểtái sinh đểthay thế. Sản xuất khí sinh học được xem nhưmột phương pháp sản xuất năng lượng mới- năng lượng tái sinh. Nguồn năng lượng này không đòi hỏi khắt khe nguyên liệu, mặt khác lại có giá trịnăng lượng rất cao. So với dầu mỏ, khí sinh học có giá trịnăng lượng hơi kém hơn, nhưng nó lại có ý nghĩa vượt trội vềmặt môi trường.

pdf69 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Ngày: 04/05/2013 | Lượt xem: 2399 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Nghiên cứu khả năng sinh khí sinh học của một số loại chất thải nông sản thực phẩm, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐOÀN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP.HỒ CHÍ MINH ------------------------- CÔNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG “KHOA HỌC SINH VIÊN – EURÉKA” LẦN 9 NĂM 2007 TÊN CÔNG TRÌNH: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH KHÍ SINH HỌC CỦA MỘT SỐ LOẠI CHẤT THẢI NÔNG SẢN THỰC PHẨM THUỘC NHÓM NGÀNH: KHOA HỌC NÔNG - LÂM - NGƯ NGHIỆP VÀ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG 1 - 1 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là nước nông nghiệp, trước đây nông sản thường xuất khẩu thô, nay nhà nước đẩy mạnh phát triển hình thức công nghiệp chế biến và đầu tư mạnh mẽ vào lĩnh vực bảo quản, để từ đó, các mặt hàng này được xuất khẩu ra thị trường thế giới. Theo thống kê của Bộ Kế Hoạch và Đầu Tư thì sản lượng cây ăn quả là 4 triệu tấn/năm (năm 2005) với nhiều loại cây ăn quả nhiệt đới và á nhiệt đới như: nhãn, vải, xoài, chôm chôm, sầu riêng, thanh long, bưởi, lê, thơm. Việt Nam đi lên từ một nền kinh tế nông nghiệp, ngành nông nghiệp chiếm 30% giá trị xuất khẩu, 25% trong tổng GDP quốc gia, 76% dân số sống ở nông thôn, giai đoan 1997-1998, ngành nông nghiệp đã đạt được nhiều thành tựu to lớn, xuất khẩu gạo, cà phê đứng thứ hai, hạt tiêu luôn đứng đầu thế giới, cùng với sự tăng trưởng mạnh của các mặt hàng nông – lâm – thủy hải sản và thực phẩm. Lượng cây ăn quả trong thời gian qua tăng mạnh tiêu biểu vào năm 1994 diện tích cây ăn quả đạt 550 ha đến năm 2005 diện tích tăng lên trên 4000 ha. Hiện nay cả nước ta có trên 680.000 ha trồng cây ăn quả.1 Bên cạnh việc thúc đẩy ngành công nghiệp chế biến nông sản- cây ăn quả với lượng lớn nên sinh ra nhiều loại rác thải (vỏ trái cây) gây nhiều vấn đề môi trường. Điển hình là Công Ty Dịch Vụ Kỹ Thuật Nông Nghiệp An Giang (ANTESCO). Đây là một trong những Công ty hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất và xuất khẩu các sản phẩm rau quả nhiệt đới đông lạnh và đóng hộp như: Bắp non, thơm, đậu nành rau, đậu bắp, nấm rơm, ớt, khoai môn, xoài, đu đủ, thanh long, măng cụt, mít, v.v. ANTESCO hiện có hai nhà máy đang áp dụng công nghệ, kỹ thuật tiên tiến của Châu Âu và hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO (international organization for standardization - tổ chức tiêu chuẩn quốc tế). ANTESCO đã có mối quan hệ mua bán với nhiều quốc gia trên thế giới như: Mỹ, Châu Âu, Nhật, Canada v.v. Trung bình mỗi ngày nhà máy sử dụng 35 tấn nguyên liệu, 150 m3 nước, 5.000 KWh điện và 600 lít dầu FO. Chính vì vậy, trong quá trình chế biến rau quả đông lạnh, Nhà máy đã thải ra môi trường xung quanh một lượng lớn chất thải rắn (vỏ, hạt các loại trái cây, rau quả…, khoảng 30 tấn chất thải rắn/ngày) và phải tiêu tốn chi phí là 20 triệu đồng/ngày để thu gom rác (lượng rác thải của Nhà máy tương đương với lượng chất thải của 4.000 hộ dân - bằng dân số trung bình một xã).1 Nhu cầu năng lượng nước ta ngày càng cao. Theo báo cáo của Viện Chiến lược Bộ Kế hoạch và Đầu tư, Viện Năng lượng Việt Nam, Tổng công ty Than Việt Nam, Petro Việt Nam, hơn 10 năm qua ở nước ta, việc khai thác năng lượng sơ cấp (than, dầu khí, thủy năng) tăng trung bình 16,4%/năm. Sử dụng năng lượng sơ cấp tăng bình quân trên 10%/năm. Tốc độ tăng trưởng năng lượng cuối cùng tăng 11%/năm, cao hơn tăng trưởng kinh tế 1,46%. Dự báo trong những năm tới, trung bình mỗi năm, lượng khai thác than là 25 triệu tấn, dầu thô 20 triệu tấn, khí 18 – 20 tỉ m3. Như vậy, nếu có khai thác một cách kinh tế, thì dầu khí cũng chỉ đủ dùng trong vòng 30 – 40 năm, than còn có khả năng sử dụng trong vòng hơn 60 năm, sau đó sẽ cạn dần, khai thác không kinh tế và giá thành cao. Nếu không có chính sách phát triển, sử dụng các dạng năng lượng sạch và năng lượng tái tạo thì Việt Nam sẽ phụ thuộc hoàn toàn nguồn năng lượng từ bên ngoài.2 Do đó cần phải có nguồn năng lượng mới - năng lượng sạch có thể tái sinh để thay thế. Sản xuất khí sinh học được xem như một phương pháp sản xuất năng lượng mới- năng lượng tái sinh. Nguồn năng lượng này không đòi hỏi khắt khe nguyên liệu, mặt khác lại có giá trị năng lượng rất cao. So với dầu mỏ, khí sinh học có giá trị năng lượng hơi kém hơn, nhưng nó lại có ý nghĩa vượt trội về mặt môi trường. 1 Nguồn: 2 Nguồn: –CN/ncpmud/2004/13934.ttvn 1 - 2 Bảng 1.1 Giá trị năng lượng của khí sinh học và một số nguồn năng lượng khác STT Nguồn năng lượng Giá trị năng lượng (kJ/kg) 1 Khí sinh vật 15.600 2 Gỗ 2.400 3 Than đá 7.000 4 Dầu mỏ 18.000 Nguồn: Lượng, 2003. Trong những năm gần đây, việc áp dụng quá trình phân hủy kị khí để xử lý phần chất thải hữu cơ đã trở nên phổ biến vì quá trình này không những giảm tác động đến môi trường do chất thải gây ra mà còn có thể thu hồi được năng lượng từ khí sinh ra. Ngoài ra, sản phẩm còn lại sau phân hủy có thể sử dụng như nguồn phân bón bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng. Đối với chất thải chăn nuôi và rác thực phẩm từ hệ thống thu gom rác sinh hoạt, đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng thành công về công nghệ sản xuất khí sinh học. Các hầm thu khí sinh học từ chất thải chăn nuôi ở quy mô gia đình tại Việt Nam và trên thế giới đã được xây dựng và mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Mặc dù vậy, hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu về khả năng sinh khí sinh học của vỏ trái cây từ các nhà máy, công ty sản xuất nông sản thực phẩm. Lượng vỏ và xác ép trái cây sinh ra từ hoạt động sản xuất của các nhà máy, công ty sản xuất nông sản thực phẩm rất lớn nhưng chưa có biện pháp giải quyết. Theo khảo sát , đa số các nhà máy trong thành phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận đều phải tốn một khoảng kinh phí đáng kể để chuyên chở lượng vỏ này đến thải bỏ ở bãi chôn lấp. Trong khi lượng vỏ và xác ép trái cây có hàm lượng chất hữu cơ cao có khả năng sinh khí sinh học. Nếu được sử dụng để xây dựng hầm ủ sinh khí sinh học với qui mô công nghiệp được vận hành đảm bảo vệ sinh môi trường vừa đảm bảo chất lượng hầm ủ sinh khí sinh học ứng dụng chạy máy phát điện thì mang lại nhiều lợi ích. Do đó ý tưởng tận dụng lượng vỏ và xác ép trái cây này làm nguyên liệu để sản xuất khí sinh học và ứng dụng khí sinh ra chạy các động cơ điện trong nhà máy. Điều này có tác dụng tiết kiệm điện vừa giảm chi phí chuyên chở chất thải, đồng thời cũng giảm được áp lực chất thải ở các bãi chôn lấp hiện đang trong tình trạng quá tải. Trước tình hình chất thải hữu cơ, đặc biệt là rác nông sản ngày càng nhiều, việc tìm ra một phương pháp xử lý hiệu quả nhằm giảm thiểu ô nhiễm, đồng thời có thể tái sử dụng lại chất thải tạo năng lượng phục vụ cho hoạt động của nhà máy là vấn đề cần thiết. 2 -1 2. MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Ðề tài được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu khả năng sinh khí sinh học của chất thải nông sản thực phẩm. 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Mô Hình Nghiên Cứu Mô hình nghiên cứu là các thùng nhựa dung tích 45 lít, được bọc một lớp mốp xốp cách nhiệt dày 2,5 cm nhằm tránh ảnh hưởng của sự biến thiên nhiệt độ môi trường đến quá trình ủ (Hình 2.1). Trên nắp thùng có gắn một ống nhựa PVC đường kính 21 mm có khoan lỗ ở phần đặt trong thùng. Ống nhựa này có nhiệm vụ thu khí qua các lỗ và dẫn khí sinh ra vào túi chứa khí bằng nilong gắn ở đầu trên của ống. Đồng thời ống nhựa này dùng để khuấy trộn nguyên liệu ủ mà vẫn đảm bảo điều kiện kị khí cho mô hình. Ống nhựa được gắn với nắp thùng thông qua ruột banh được gắn cố định vào nắp thùng có bắt ốc gắn ron cao su và long đền cố định. Ruột banh có tác dụng giúp việc khuấy trộn được dễ dàng (Hình 2.2). Để đảm bảo chắc chắn không có khí rò rỉ ở phần tiếp xúc giữa ruột banh và nắp thùng dán 1 lớp keo gián nhựa sau đó dán thêm 1 lớp xilicol bên ngoài. Trên nắp thùng còn có lỗ gắn với ống nhựa dẻo để châm hóa chất điều chỉnh pH (Hình 2.3). Phía dưới đáy thùng có gắn van xả bằng nhựa để thuận tiện cho việc lấy mẫu đo pH mà vẫn giữ kín khí (Hình 2.4). Sau khi feed mô hình đậy nắp thùng thật kín có dán thêm 1 lớp keo silicon để bảo đảm môi trường trong thùng ủ là kị khí hoàn toàn và hạn chế rò rỉ khí sinh ra. Sau khi đã hoàn chỉnh mô hình, để đảm bảo an toàn bơm silicon vào tất cả các mối nối, ốc vít, những vị trí có khả năng rò rỉ khí. Đo lượng khí sinh ra bằng hệ thống bình thông nhau (Hình 2.7). Hệ thống được lắp từ 2 chai nhựa 1,5 lít với 1 ống nhựa dẻo. Trên than chai có chia vạch tương ứng từ 0,1 lít đến 1,5 lít. Toàn bộ các mối nối đều được quấn băng keo cao su non và phủ lại bằng keo nhựa. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống đo khí: Một chai chứa đầy nước, đầu chai được buộc với túi khí cần đo thể tích để trên cao. Chai kia không có nước để dưới thấp. Sau khi đã lắp túi khí vào và để các chai đúng vị trí ta mở mối gấp trên ống nhựa cho nước chảy qua giữa hai chai. Khí trong túi sẽ chiếm chỗ phần thể tích chai khi nước chảy qua chai kia. Kết thúc 1 lần tương ứng với thể tích đo được là 1,5 lít. Sau đó ta lại chuyển túi khí buộc vào chai đầy nước và tiến hành đo như lần đầu. Lặp lại việc đo này nhiều lần cho tới khi lượng khí trong túi không còn thì kết thúc việc đo khí. Lượng khí cần đo bằng tổng lượng khí đo được của tất cả các lần. Hình 2.1 Toàn cảnh mô hình ủ kị khí. Hình 2.2 Ruột banh thuận lợi cho khuấy trộn. 2 -2 Hình 2.3 Nơi châm hóa chất Hình 2.4 Nơi lấy mẫu đo pH. Hình 2.5 Túi thu khí sinh ra. Hình 2.6 Lấy mẫu đo pH. Hình 2.7 Đo khí sinh ra bằng bình thông nhau. Hình 2.8 Một mô hình ủ kị khí hoàn chỉnh. 2 -3 2.2.2 Ðối Tượng Nghiên Cứu - Các loại vỏ trái cây chiếm tỷ trọng lớn từ các nhà máy, công ty sản xuất nông sản thực phẩm trên địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận như thơm, mít, chuối…; - Bùn bể tự hoại (Septic) tại nhà máy phân bón Hòa Bình - thành phố Hồ Chí Minh, được dùng làm nguyên liệu phối trộn; - Phân gia súc (phân heo) tại các trại chăn nuôi heo tập trung ở quận Tân Phú, thành phố Hồ Chí Minh, được dùng làm nguyên liệu phối trộn; - Enzyme kích thích quá trình phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ và xellulo làm chất xúc tác nhằm tăng khả năng phân huỷ sinh học của chất thải từ các nhà máy sản xuất nông sản thực phẩm. Hình 2.9 Vỏ thơm. Hình 2.10 Vỏ, sơ mít. Hình 2.11 Bùn septic. Hình 2.12 Phân heo. 2.2.3 Quy Trình Nghiên Cứu Nguyên liệu chính là vỏ các loại trái cây được lấy từ Xí Nghiệp Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm Nhà Bè đem về băm nhỏ đến kích thước 1 cm – 2 cm. Các nguyên liệu phối trộn như bùn septic, phân heo lấy về phải tiến hành xác định các thông số như pH, độ ẩm, hàm lượng chất hữu cơ để thuận lợi cho việc tính toán theo tỉ lệ phối trộn khi nạp liệu cho mô hình có phối trộn. Cho nguyên liệu vào thùng 45 lít khoảng 2/3 thể tích thùng là được. Xác định khối lượng của nguyên liệu cho từng mô hình. Sau khi nạp nguyên liệu vào mô hình, tiến hành lấy mẫu nguyên liệu ban đầu để phân tích các chỉ tiêu: pH, độ ẩm, chất hữu cơ. Điều chỉnh pH, độ ẩm nhằm đảm bảo nguyên liệu đầu vào luôn 2 -4 trong điều kiện tối ưu. Lắp ráp mô hình, bơm keo silicon vào phần tiếp xúc giữa thùng và nắp mô hình để đảm bảo kín khí hoàn toàn. Khi bắt đầu vận hành mô hình tiến hành đo pH, lượng khí sinh ra từ mỗi mô hình, chỉnh pH, khuấy trộn thường xuyên cho đến lúc kết thúc mô hình. Khi kết thúc mô hình, tiến hành đo các chỉ tiêu như trên đối với phần chất rắn còn lại để so sánh, đánh giá quá trình vận hành và đưa ra tỉ lệ phối trộn và điều kiện thích hợp cho giai đoạn kế tiếp. 2.2.4 Phương Pháp Phân Tích Phân tích các chỉ tiêu: pH, độ ẩm, chất hữu cơ, theo Test Method For The Examination Of Composting And Compost.1 pH Cân khối lượng mẫu (nguyên liệu); Trộn nước khử khoáng vào mẫu đã cân theo tỉ lệ mẫu:nước = 1:3, khuấy đều; Đo pH của phần nước thu được từ hỗn hợp mẫu và nước bằng máy pH cầm tay hoặc máy bàn. Đọc và ghi lại kết quả từ màn hình của máy. Độ ẩm Sấy đĩa inox trong tủ sấy trong 1giờ; Hút ẩm 1giờ; Cân khối lượng (mo) của đĩa; Cân khối lượng mẫu lấy từ mô hình và đĩa (m1); Sấy các mẫu trong khoảng 18 – 24 giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC; Hút ẩm 1giờ; Cân khối lượng (m2) của đĩa và mẫu sau hút ẩm; Sấy và cân mẫu lien tục cho tới khi khối lượng ổn định không đổi thì ngừng và lấy giá trị ổn định đó để tính độ ẩm. Công thức tính độ ẩm: M (%) = x 100% Công thức tính lượng chất khô như sau: DM %= 100% – M % Chất hữu cơ và chất tro Rửa các nồi nung, sấy khô ở 550oC trong 1 giờ; Hút ẩm 1giờ trong bình hút ẩm; Cân khối lượng mo của các nồi; Cho mẫu đã phân tích độ ẩm vào nồi đã chuẩn bị rồi cân (m1); Đem nung ở 550oC trong 1giờ; Hút ẩm 1giờ trong bình hút ẩm; 1 Nguồn: Wayne, 2001 m1 – m2 m1 – m0 2 -5 Cân khối lượng cả mẫu và nồi sau hút ẩm (m2); Công thức tính lượng chất hữu cơ: Lượng chất tro (tính theo %) được xác định theo công thức: A% = 100 – OM% Nitrogen−Tổng Nitrogen−NH3 Chỉ tiêu N−organic được phân tích bằng phương pháp Kjeldahl: Cân khối lượng mẫu cho vào bình Kjeldahl đã rửa sạch tráng nước cất; Thêm 250 ml nước khử khoáng; Thêm 50ml dung dịch hấp thu vào erlen đặt ở dưới; Thêm 25 ml dung dịch Borat buffer + 3 giọt NaOH để nâng pH lên 9,5; Lắp vào lò Kieldal, bật lửa; Nung cho tới khi dung dịch hấp thu trong erlen nâng lên 200 ml thì ngưng; Lấy erlen chứa dung dịch hấp thu đi chuẩn độ bằng dung dịch H2SO4 0,02 N để xác định N-NH3, dung dịch từ màu xanh chuyển sang màu tím; Thực hiện các bước tương tự cho mẫu 0 để đối chứng. Công thức tính lượng N−NH3: Trong đó, VH2SO4 : Thể tích H2SO4 0,02N dùng chuẩn độ; mmẫu : Khối lượng mẫu (theo khối lượng khô). Nitrogen−organic Lấy mẫu còn lại trong bình Kieldal sau khi làm N-NH3 tiếp tục phân tích N-organic; Thêm vào mẫu 30 ml dung dịch phân huỷ, lắc đều; Cô cạn dung dịch trên bằng bếp nung đặt trong tủ hút, để bốc khói trắng 30 phút, tắt bếp, để nguội; Thêm 250 ml nước khử khoáng và 30 ml dung dịch Sodium Thiosulfate; Thêm 50 ml dung dịch hấp thụ vào erlen đặt ở dưới; Lắp vào lò Kieldal, bật lửa; Nung cho tới khi dung dịch hấp thu trong erlen nâng lên 200 ml thì ngưng; Lấy erlen chứa dung dịch hấp thu đi chuẩn độ bằng dung dịch H2SO4 0,02 N, dung dịch từ màu xanh chuyển sang màu tím; Thực hiện các bước tương tự cho mẫu 0 để đối chứng. Công thức tính lượng N−organic: N−NH3 (mg/kg) = (VH2SO4 mẫu – VH2SO4 mẫu 0) x 280 mmaãu M% = m1 – m2 m1 – m0 x 100% 2 -6 Trong đó, VH2SO4 : Thể tích H2SO4 0,02N dùng chuẩn độ; mmẫu : Khối lượng mẫu (theo khối lượng khô). Ngoài ra, sản phẩm khí được đo bằng hệ thống bình thong nhau để xác định lượng khí thu được và khí này cũng được xác định thành phần phần trăm hàm lượng CH4. Tỉ lệ C/N Hàm lượng carbon có thể xác định theo phương trình sau: % C trong phương trình này là lượng vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ 5500C trong 1 giờ. Do đó, một số chất thải chứa phần lớn nhựa (là thành phần bị phân hủy ở 5500C) sẽ có giá trị %C cao, nhưng đa phần không có khả năng phân hủy sinh học. Hàm lượng carbon có thể xác định theo N-tổng: N- tổng = N-NH3 + N-org (Với mẫu rác) CH4 Khí sinh ra được gửi đi phân tích để xác định hàm lượng CH4 có trong khí sinh học thu được từ quá trình thí nghiệm. Chỉ Tiêu Vi Sinh Chỉ tiêu vi sinh gồm Coliform và E.Coli, phân tích theo phương pháp MPN lên men nhiều ống. Pha chế môi trường BGBL (Brilliant Greent Broth Lactose): Pha 200ml môi trường Beaker 250 ml Ống đong 250ml Đũa thuỷ tinh Ống nghiệm: 16 ống Bông gòn, thun, giấy gói. Các bước tiến hành: Cân bột argar BGBL : 40g Æ 1000ml; Đong nước cất,cho nước cất và argar vào beaker Khuấy cho bột tan đều; Đặt beaker lên bếp điện, khuấy đều tay cho đến khi dung dịch trong suốt; Nhắc beaker khỏi bếp, để nguội khoảng 10 phút; Chế môi trường vào các ống nghiệm; Đậy nút gòn và gói giấy; N – org (mg/kg) = (VH2SO4 mẫu – VH2SO4 mẫu 0) x 280 mmaãu 8,1 % 8,1 %100% OMtroC =−= 2 -7 Hấp khử trùng ở 1210C, 1 atm trong 15 phút Pha loãng mẫu ở các nồng độ 10-1, 10-2, 10-3: Dùng pipet 10 ml hút 9 ml nước khử khoáng vô trùng vào từng ống nghiệm đã được đánh số từ 1 – 3 ứng với các mẫu cần pha loãng. Hút 1 ml nước mẫu vào ống nghiệm 1 được mẫu pha loãng 10-1. Hút 1 ml nước mẫu vào ống nghiệm 2 được mẫu pha loãng 10-2. Hút 1 ml nước mẫu vào ống nghiệm 3 được mẫu pha loãng 10-3. Cấy vi sinh: Dãy 1: 3 ống nghiệm + 1ml mẫu 10-1. Dãy 2: 3 ống nghiệm + 1ml mẫu 10-2. Dãy 3: 3 ống nghiệm + 1ml mẫu 10-3 Dãy 4: 1 ống nghiệm làm mẫu 0 Kết quả dương tính là môi trường đục và có bọt khí trong ống Duham. Đọc kết quả: Theo bảng MPN và con số đạt được là số lượng vi khuẩn/100 ml chuyển đổi thành MPN/g. Chỉ tiêu Coliform Nhiệt độ ủ là 370C trong 24h, lấy các ống nghiệm ra quan sát, trong trường hợp không thấy bọt khí trong ống duham, lắc nhẹ các ống, ủ lại và quan sát sau 48h. Chỉ tiêu E.Coli Nhiệt độ ủ là 44,50C trong 24h, lấy các ống nghiệm ra quan sát, trong trường hợp không thấy bọt khí trong ống duham, lắc nhẹ các ống, ủ lại và quan sát sau 48h. 3 - 1 3. GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU • Dựng và vận hành mô hình nghiên cứu sản xuất Biogas từ chất thải nông sản thực phẩm nhằm phân tích và đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất biogas bao gồm: ¨ pH; ¨ Độ ẩm; ¨ Chất hữu cơ đầu vào và đầu ra; ¨ Tỉ lệ C/N và lượng vi sinh (Coliform và E.Coli) đầu vào và đầu ra; ¨ Tỷ lệ phối trộn giữa rác nông sản với các chất khác (bùn thải hầm cầu, và phân heo); ¨ Thể tích biogas sinh ra và tỷ lệ khí methane trong mẫu khí biogas. • Nghiên cứu khả năng sinh khí sinh học của chất thải nông sản theo 3 giai đoạn, bao gồm: ¨ Nghiên cứu khả năng sinh khí của chất thải nông sản nguyên và có phối trộn với bùn hầm cầu và phân heo theo tỉ lệ OMrácnôngsản: OMnguyênliệu phối trộn là 1:1; ¨ Nghiên cứu khả năng sinh khí của chất thải nông sản phối trộn với bùn hầm cầu và phân heo theo tỉ lệ OMrácnôngsản: OMnguyênliệu phối trộn là 2:1; ¨ Nghiên cứu khả năng sinh khí của chất thải nông sản phối trộn với bùn hầm cầu và phân heo theo tỉ lệ OMrácnôngsản: OMnguyênliệu phối trộn là 4:1. 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC 3.2.1 Kết Quả Nghiên Cứu Giai Đoạn 1 (01/3/2007 – 29/3/2007) Trong giai đoạn này tiến hành nghiên cứu với vỏ thơm nguyên, vỏ sơ mít nguyên và có tiến hành phối trộn với bùn septic và phân heo theo tỉ lệ OMthơm : OMbùn/p.heo = 1:1. Ngoài ra còn vận hành mô hình bùn septic nguyên, phân heo nguyên để so sánh lượng khí sinh ra do bùn septic, phân heo nguyên và khi đem phối trộn với rác nông sản. Mô Hình Thí Nghiệm − Ngày nạp liệu: 01/03/2007. − Thể tích mô hình: 45 lít. − Nguyên liệu chính: Vỏ thơm và vỏ sơ mít. − Nguyên liệu phối trộn: Bùn septic và phân heo. − Mô hình 1: Vỏ thơm + 5 lít nước. − Mô hình 2: Vỏ thơm + bùn septic + 5 lít nước, tỉ lệ OMthơm : OMbùn = 1:1. − Mô hình 3: Vỏ thơm + phân heo + 5 lít nước, tỉ lệ OMthơm : OMphân heo = 1:1. − Mô hình 4: Phân heo + 7 lít nước. − Mô hình 5: Bùn septic + 7 lít nước. − Mô hình 6: Vỏ sơ mít + 7 lít nước. − Mô hình 7: Vỏ sơ mít + bùn septic + 7 lít nước, tỉ lệ OMmít : OMbùn = 1:1. − Mô hình 8: Vỏ sơ mít + phân heo + 7 lít nước, tỉ lệ OMmít : OMphân heo = 1:1. 3 - 2 Bảng 3.1 Đặc tính của nguyên liệu nạp vào mô hình thí nghiệm giai đoạn 1. Thành phần Ðơn vị Bùn septic Phân heo Thơm Mít pH - 8,10 7,98 4,02 4,83 Độ ẩm% % 83,49 70,35 88,63 81,41 OM% % 48,7 46,97 94,46 77,64 C/N - 5,82 7,25 68,66 45,60 Bảng 3.2 Các thông số đầu vào của 8 mô hình thí nghiệm giai đoạn 1. Thành phần Ðơn vị MH1 MH2 MH3 MH4 MH5 MH6 MH7 MH8 pH ban đầu - 4,29 7,36 7,51 7,30 8,13 4,83 7,54 7,79 pH sau khi chỉnh - 7,08 - - - - 7,88 - - Tổng khối lượng nguyên liệu kg 11 12 12 6 6 11 10 11 Tỉ lệ OM (OMrác : OMphân/bùn) - 1:0 1:1 1:1 0:1 0:1 1:0 1:1 1:1 Khối lượng (kgrác : kgphân/bùn) - 11:0 5,0:7,0 7,5:4,5 0:6 0:12 11:0 4,6:5,4 6,5:4,5 % độ ẩm % 90,46 83,7 83,34 88,95 92,06 81,41 89,37 80,17 %DM % 9,54 16,3 16,66 11,05 7,94 18,59 10,63 19,83 %CHC đầu vào (OMv) % 83,02 60,56 63,78 66,36 48,75 77,64 63,05 69,07 Khối lượng CHC đầu vào kg 0,87 1,18 1,28 0,44 0,23 1,59 0,67 1,5 Cacbon g 461,22 336,44 354,33 368,67 270,83
Luận văn liên quan