4 Bước Quy trình Sản xuất Khí sinh học

Để khí sinh học được sản xuất từ chất thải hữu cơ, cần có Quy trình sản xuất khí sinh học Các bước cần tuân thủ.

Khí sinh học, thường được gọi là biomethane hoặc đôi khi được gọi là khí đầm lầy, khí thoát nước, khí phân trộn và khí đầm lầy ở Hoa Kỳ là một trong những năng lượng tái tạo mà con người phải sử dụng để tạo ra năng lượng bền vững khi chúng ta chạy trốn khỏi năng lượng nhiên liệu hóa thạch.

Các dạng năng lượng tái tạo khác bao gồm; năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy điện, năng lượng hạt nhân, v.v.

Lịch sử kể rằng người Assyria và người Ba Tư đã sử dụng khí sinh học để đun nước tắm vào những năm 10^th thế kỷ trước công nguyên và 16^th thế kỷ trước Công nguyên tương ứng. Nhưng, đó là năm 17^th thế kỷ mà Jan Baptista Van Helmont lần đầu tiên phát hiện ra rằng khí dễ cháy có thể phát triển từ các vật liệu phân hủy.

Cũng trong năm 1776, Bá tước Alessandro Volta đã suy luận rằng có mối tương quan trực tiếp giữa lượng chất hữu cơ đang phân hủy và lượng khí dễ cháy được tạo ra. Năm 1808, Sir Humphry Davy phát hiện ra rằng khí mê-tan có trong khí thải từ phân gia súc.

Sự phát triển của khí sinh học tiếp tục với nhà máy phân hủy đầu tiên được xây dựng vào năm 1859 tại một thuộc địa của người hủi ở Bombay, Ấn Độ, và khí sinh học được thu hồi từ một cơ sở xử lý nước thải “được thiết kế cẩn thận” và được sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho đèn đường ở Exeter, Anh vào năm 1895. thiết kế dựa trên một bể tự hoại.

Khí sinh học giúp con người giảm bớt một số vấn đề đang phải đối mặt trên toàn cầu như giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào năng lượng nhiên liệu hóa thạch để sản xuất năng lượng toàn cầu và giảm thải khí mêtan vào khí quyển, một loại khí rất nguy hiểm đối với tầng ôzôn gây suy giảm tầng ôzôn.

Sản phẩm của khí sinh học có thể được sử dụng làm phân bón “hoàn toàn tự nhiên”. Trong quá trình sản xuất khí sinh học, các vật liệu hữu cơ bị phân hủy trong môi trường lỏng với các chất dinh dưỡng của chất hữu cơ hòa tan trong nước và tạo ra bùn giàu dinh dưỡng có thể được sử dụng làm phân bón cho cây trồng.

Mục lục

Biogas là gì?

Biogas thường dùng để chỉ một hỗn hợp các khí khác nhau được tạo ra do sự phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy. Khí sinh học thường được sản xuất từ các nguyên liệu thô như chất thải nông nghiệp, phân, chất thải đô thị, nguyên liệu nhà máy, nước thải, chất thải xanh hoặc chất thải thực phẩm.

Khí sinh học là một nguồn năng lượng sạch, bền vững, thân thiện về mặt kinh tế.

Khí sinh học là một nguồn năng lượng tái tạo và trong nhiều trường hợp tạo ra một lượng khí thải carbon nhỏ đáng kể. Khí sinh học có thể được sản xuất bằng cách phân hủy kỵ khí với các sinh vật kỵ khí tiêu hóa các chất tích tụ bên trong một hệ thống hạn chế hoặc lên men các chất bồi tụ phân hủy sinh học.

Khí sinh học được tạo thành từ mêtan, carbon dioxide, hydrogen sulfide và độ ẩm và thực sự bạn đang sử dụng chất hữu cơ chạy nó qua bể phân hủy kỵ khí bằng cách sử dụng vi khuẩn kỵ khí và về bản chất, bạn đang sử dụng một quá trình lên men nó rất giống với dạ dày của chúng ta, bạn đang lấy thực phẩm bằng cách sử dụng vi khuẩn.

Vi khuẩn ăn thực phẩm bản chất là nó đốt cháy khí mêtan, khí mêtan chủ yếu là khí sinh học. Khí sinh học được tạo ra từ các vật liệu phân hủy sinh học tận dụng các dòng chất thải thực phẩm, phân, nước thải, chất thải đô thị từ các nhà máy và sau đó nó cũng được tạo ra một cách tự nhiên trong các bãi chôn lấp và đó được gọi là thu gom bãi rác để thu gom khí.

Khí sinh học chủ yếu là mêtan (CH4) và carbon dioxide (CO2) và có thể có một số lượng hơi ẩm và sự chọn lọc hydro sunfua (H2S). Các khí metan, hydro và carbon monoxide (CO) được đốt cháy hoặc oxy hóa bằng oxy.

Năng lượng giải phóng này cho phép khí sinh học được sử dụng làm nhiên liệu cho bất kỳ mục đích sưởi ấm nào như nấu ăn, nó cũng có thể được sử dụng trong động cơ đốt trong để chuyển đổi năng lượng trong khí thành điện và nhiệt.

Biogas là một loại khí rất giàu mêtan và được tạo ra từ quá trình phân hủy chất thải (nông nghiệp, nước thải và bãi chôn lấp) ở mức vi sinh vật và có thể được sử dụng để sản xuất điện. Khí sinh học bao gồm chủ yếu là CO2 và H2S nhưng vẫn có thể chứa các thành phần khác có thể tạo ra khí sinh học.

Khi nồng độ CO2 cao, nhiệt trị của khí sinh học bị giảm nên việc tách CO2 thường được thực hiện trước khi sử dụng khí sinh học để phát điện.

Điều quan trọng là, hàm lượng CO2 cao, cũng như quy mô sản xuất khí sinh học nhỏ hơn làm cho quá trình tách CO2 này rất hấp dẫn đối với các màng. Do đó, lĩnh vực này đã trở thành trọng tâm của các nỗ lực nghiên cứu gần đây.

Khí sinh học thường được nén theo cách tương đương khí tự nhiên được nén thành Khí tự nhiên nén (CNG) và được sử dụng để cung cấp năng lượng cho ô tô ở Vương quốc Anh. Ví dụ, khí sinh học được ước tính có khả năng thay thế khoảng 17% nhiên liệu ô tô, nó đủ điều kiện để nhận trợ cấp hoặc trợ cấp năng lượng tái tạo ở một số khu vực trên hành tinh.

Khí sinh học có thể được làm sạch và nâng cấp lên định mức khí tự nhiên khi nó trở thành 'Biomethane'. Khí sinh học được coi là một nguồn tài nguyên tái tạo vì chu kỳ sản xuất và sử dụng của nó là không ngừng.

Nó không tạo ra carbon dioxide thực vật chất hữu cơ phát triển được chuyển đổi và sử dụng, nhưng vẫn tái sinh trong một chu kỳ lặp lại liên tục theo quan điểm carbon vì carbon dioxide quan trọng được hấp thụ từ khí quyển và do đó sự phát triển của các nguồn tài nguyên sinh học sơ cấp được giải phóng khi vật liệu đó cuối cùng được chuyển thành năng lượng.

Mặc dù khí sinh học nhẹ hơn không khí nhưng khí sinh học thoát ra ngoài sẽ chiếm chỗ của không khí và được thu lại trong các trục, phòng hoặc hốc.

Các công trình khí sinh học đều rất giống nhau nhưng chúng cũng rất độc đáo, chúng đều có đầu vào khác nhau như thức ăn, chúng đều có quy trình hơi khác nhau và chúng đều có đầu ra khác nhau. Một số muốn tạo ra điện, một số muốn tạo ra nhiệt và hơi nước và một số muốn tạo ra khí đốt chỉ để tái sử dụng hoặc bù đắp khí tự nhiên.

Dưới đây là một số ngành công nghiệp có thể được hưởng lợi từ khí sinh học;

Cơ sở chế biến thực phẩm
Nhà máy giấy và bột giấy
Nhà máy xử lý nước thải
Rác thải đô thị
Bãi rác
Các cơ sở độc lập với nguyên liệu

Tôi có thể làm gì với Biogas?

Khí sinh học thực sự có thể hữu ích cho chúng ta theo nhiều cách. Vì vậy, nếu được hỏi "tôi có thể làm gì với Biogas?" thì câu trả lời của tôi sẽ là Biogas được sử dụng dễ dàng trong tất cả các ứng dụng được thiết kế cho khí đốt tự nhiên như đốt trực tiếp bao gồm hệ thống sưởi và làm mát hấp thụ, nấu ăn, đun nóng không gian và nước, làm khô và tuabin khí.

Nó thậm chí có thể được sử dụng trong việc cung cấp nhiên liệu cho động cơ đốt trong và pin nhiên liệu để sản xuất cơ khí và / hoặc điện.

Tôi có thể sử dụng Biogas để sản xuất điện và sưởi ấm trong nước. Điện có thể được sử dụng trong động cơ, vi tần và pin nhiên liệu.

Với việc sản xuất khí sinh học, tôi có thể giúp giảm sản xuất khí nhà kính như mêtan vì quá trình đốt cháy hiệu quả thay thế mêtan bằng cacbon điôxít.

Khí mêtan có hiệu quả hơn 21 lần trong việc giữ nhiệt trong khí quyển so với khí cacbonic, quá trình đốt khí sinh học giải phóng khí mêtan và được sử dụng cho các mục đích khác sẽ làm giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính.

Với sự hỗ trợ của sản xuất khí sinh học, tôi có thể giúp giảm thiểu mùi hôi, côn trùng và mầm bệnh liên quan đến việc chôn lấp phân trong các trang trại vì chất thải động thực vật có thể được sử dụng để sản xuất khí sinh học.

Chúng được xử lý trong các thiết bị phân hủy kỵ khí dưới dạng chất lỏng hoặc ở dạng bùn trộn với nước.

Thiết bị phân hủy kỵ khí thường bao gồm bộ phận giữ nguồn nguyên liệu, bể phân hủy, bộ thu hồi khí sinh học và các bộ trao đổi nhiệt để duy trì nhiệt độ cần thiết cho quá trình phân hủy của vi khuẩn.

Thông qua xúc tác quá trình oxy hóa hóa học metan, khí sinh học có thể được sử dụng trong quá trình sản xuất metanol.

Khí sinh học, nếu được nén để sử dụng làm nhiên liệu vận chuyển thay thế cho các phương tiện vận tải hạng nhẹ và hạng nặng, có thể sử dụng cùng một kỹ thuật hiện có để làm nhiên liệu đã được sử dụng cho các phương tiện khí nén tự nhiên.

Ở nhiều quốc gia, khí sinh học được coi là một giải pháp thay thế hấp dẫn về mặt môi trường cho dầu diesel và xăng để vận hành xe buýt và các phương tiện vận chuyển địa phương khác.

Mức độ âm thanh do động cơ sử dụng bột mêtan tạo ra thường thấp hơn mức độ âm thanh do động cơ diesel tạo ra và lượng phát thải khói thải được coi là thấp hơn mức phát thải từ động cơ diesel và mức độ phát thải oxit nitơ là rất thấp.

Khí sinh học có thể mang lại lợi ích cho tổ chức của tôi như thế nào?

Các cơ sở khí sinh học có thể giúp các tổ chức có vấn đề về chất thải mà họ đang tìm cách giải quyết
Nó có thể giúp các tổ chức mong muốn độc lập về năng lượng hoặc giảm bớt sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng bên ngoài
Nó cũng có thể giúp các tổ chức mong muốn kết hợp tính bền vững vào văn hóa tổ chức của họ.

Các bước trong quy trình sản xuất khí sinh học

Các bước quy trình sản xuất khí sinh học bao gồm các bước quy trình liên quan đến quá trình sản xuất khí sinh học.

Khí sinh học được tạo ra từ nhiều loại chất thải hữu cơ khác nhau thông qua một số quá trình. Các vi sinh vật ăn sinh khối đóng vai trò lớn nhất trong việc sản xuất khí sinh học vì quá trình phân hủy được thực hiện bởi các vi sinh vật này tạo ra khí metan.

Khí mêtan này được sử dụng làm khí sinh học. Nó cũng có thể được nâng cấp để có chất lượng khí tự nhiên cho phép nó được vận chuyển trên một quãng đường dài.

Điều này không chỉ tạo ra khí sinh học mà còn tạo ra các chất dinh dưỡng hữu cơ có thể được sử dụng cho các mục đích nông nghiệp.

Các bước quy trình sản xuất khí sinh học bao gồm;

Sự hòa tan hoặc thủy phân
sinh axit
acetogen
Sự phát sinh siêu nhiên

1. Hòa tan hoặc thủy phân

Quá trình hòa tan hay thủy phân là một trong những bước của quy trình sản xuất khí sinh học và tại đây chất béo, cellulose và protein ở dạng không hòa tan được phân hủy thành các hợp chất hòa tan.

Chất béo bị phân hủy bởi sinh vật phân hủy chất béo, xenluloza bị phân hủy bởi sinh vật phân giải xenluloza, chất đạm bị phân hủy bởi sinh vật phân giải chất đạm. Tất cả những thứ này được phân hủy thành các hợp chất hòa tan. Những sinh vật phân hủy này có thể được gọi là vi sinh.

2. Sinh axit

Acidogenesis là một trong những bước của quy trình sản xuất khí sinh học và tại đây vi khuẩn có tính axit chuyển hóa các hợp chất hòa tan thành axit hữu cơ như axetat và axit béo dễ bay hơi. nếu sau đó quá trình tạo thành các axit béo dễ bay hơi, quá trình tạo aceto tiếp tục diễn ra tiếp theo và nếu quá trình tạo thành axetat, phân tử hydro và carbon dioxide, thì quá trình tiếp theo sẽ là quá trình tạo methanogenesis.

3. Acetogen

Mặc dù quá trình tạo methanogenesis cũng có thể diễn ra sau quá trình tạo axit, nhưng quá trình tạo aceton cũng có thể xảy ra sau quá trình tạo axit. Quá trình tạo axít là một trong những bước của quá trình sản xuất khí sinh học mà các axit béo dễ bay hơi hình thành bằng quá trình sinh axit chuyển hóa chúng thành axetat, phân tử hydro và carbon dioxide.

4. Sự phát sinh siêu nhiên

Quá trình sinh methanogenesis là một trong những bước của quá trình sản xuất khí sinh học và tại đây các axit hữu cơ được chuyển hóa thành metan, carbon dioxide và nước bởi vi khuẩn methanogenic.

Sung. Các bước trong quy trình sản xuất khí sinh học

Sự kết hợp của các quá trình trên có thể được gọi là Fsai sót.

Biowaste hoặc sinh khối được nghiền thành các mảnh nhỏ hơn và trộn với một lượng nước tương đương để tạo ra bùn chuẩn bị cho quá trình phân hủy kỵ khí.

Trước khi thực hiện bất kỳ quy trình nào khác trong các bước của quy trình sản xuất khí sinh học, cần tiến hành khử trùng. Điều này được thực hiện bằng cách nung bùn trong một giờ ở nhiệt độ 70^oC.

Điều này cho phép sản phẩm phụ không phải là khí sinh học (chất phân hủy) được sử dụng làm phân bón trong trang trại. Nhiệt độ của bùn nên vào khoảng 37^oC nên các vi sinh vật hoặc vi sinh vật có thể hoạt động rất tốt.

Khí sinh học được tạo ra thông qua quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra trong bể khoảng ba tuần. Sau đó, khí có thể được làm sạch bằng cách loại bỏ một số tạp chất và carbon dioxide mà sau đó, khí sinh học có thể sẵn sàng để sử dụng.

Các thành phần chính của hệ thống khí sinh học bao gồm:

Hệ thống phân phối từ nguyên liệu
Bể phân hủy kỵ khí
Một hệ thống sưởi ấm phụ trợ
Hệ thống thu gom và làm sạch khí
Hệ thống cung cấp khí sinh học để sử dụng cuối cùng

Bạn có thể xem một video có thể cung cấp cho bạn tóm tắt về các bước quy trình sản xuất Biogas.

Click vào đây.

Types của khí sinh học

Các loại khí sinh học được phân nhóm theo loại công trình khí sinh học được sử dụng để sản xuất. Các loại công trình khí sinh học bao gồm;

The Khí sinh học cố định mái vòm
The Khí sinh học Floating Gas Holder.

The Khí sinh học mái vòm cố định

Đây là loại khí sinh học được sản xuất trong công trình khí sinh học mái vòm cố định. Công trình khí sinh học mái vòm cố định là công trình xây dựng bằng gạch và xi măng có các phần sau:

Mbể ixing: Nằm trên mặt đất
Ibuồng nlet: Bể trộn mở dưới lòng đất thành một cửa vào dốc
Dngười lớn tuổi: Buồng đầu vào mở từ bên dưới vào bể phân hủy là một bể chứa khổng lồ có trần giống mái vòm. Trần của bể phân hủy có một cửa ra với van để cung cấp khí sinh học.
Obuồng utlet: Bể phân hủy mở từ bên dưới vào một buồng đầu ra.
Obể verflow: Khoang đầu ra mở từ trên xuống vào một bể chứa tràn nhỏ.

Khí sinh học được sản xuất thông qua các quy trình sau:

Các dạng sinh khối khác nhau được trộn với một lượng nước bằng nhau trong thùng trộn. Điều này tạo thành bùn.
Bùn được đưa vào bể phân hủy thông qua buồng đầu vào.
Khi bể phân hủy được lấp đầy một phần với bùn, việc đưa bùn vào sẽ dừng lại và nhà máy không được sử dụng trong khoảng hai tháng.
Trong hai tháng đó, vi khuẩn kỵ khí có trong bùn sẽ lên men sinh khối khi có nước.
Kết quả của quá trình lên men kỵ khí, khí sinh học được hình thành và bắt đầu thu thập trong vòm của bể phân hủy.
Khi khí sinh học được hình thành nhiều hơn trong bể phân hủy, áp suất do khí sinh học tạo ra sẽ ép bùn đã qua sử dụng vào khoang đầu ra.
Từ khoang đầu ra, bùn đã qua sử dụng tràn vào bể chứa tràn.
Bùn đã qua sử dụng được loại bỏ thủ công từ bể tràn và được sử dụng làm phân bón cho cây trồng.
Van khí nối với hệ thống đường ống được mở khi cần cung cấp khí sinh học.
Để có được nguồn cung cấp khí sinh học liên tục, một nhà máy đang hoạt động có thể được cung cấp liên tục bằng bùn đã chuẩn bị.

The Khí sinh học Floating Gas Holder.

Đây là loại khí sinh học được sản xuất trong một công trình khí sinh học nổi. Công trình khí sinh học hầm chứa khí nổi là công trình xây dựng bằng gạch và xi măng, có các bộ phận sau:

Mbể ixing: Nằm trên mặt đất
Dbể igester: Đây là một cấu trúc giống như giếng sâu dưới lòng đất. Nó được chia thành hai buồng bởi một bức tường ngăn ở giữa.
Nó có hai ống xi măng dài:

Mở đường ống đầu vào vào khoang đầu vào để đưa bùn vào.
Mở đường ống đầu ra vào bể chứa tràn để loại bỏ bùn đã qua sử dụng.

Giữ khí: Một trống thép ngược nằm phía trên bể phân hủy. Trống nổi trên bể phân hủy. Ngăn chứa gas có một lỗ thoát ở trên cùng có thể được kết nối với bếp gas.
Obể verflow: Trình bày trên mặt đất.

Khí sinh học được sản xuất thông qua các quy trình sau:

Bùn (hỗn hợp của lượng sinh khối và nước bằng nhau) được chuẩn bị trong thùng trộn.
Bùn đã chuẩn bị được đưa vào buồng đầu vào của bể phân hủy thông qua đường ống đầu vào.
Nhà máy không được sử dụng trong khoảng hai tháng và việc sử dụng nhiều bùn hơn sẽ bị dừng lại.
Trong giai đoạn này, quá trình lên men kỵ khí sinh khối diễn ra khi có nước và tạo ra khí sinh học trong bể phân hủy.
Khí sinh học nhẹ hơn bốc lên và bắt đầu thu thập trong tủ chứa khí đốt. Ngăn chứa khí bây giờ bắt đầu di chuyển lên.
Người giữ khí không thể tăng lên quá một mức nhất định. Khi khí sinh học tích tụ nhiều hơn trong ngăn chứa khí, áp suất bắt đầu được tạo ra trên bùn.
Bùn đã qua sử dụng bây giờ được ép vào khoang đầu ra từ đỉnh của khoang đầu vào.
Khi khoang đầu ra chứa đầy bùn đã qua sử dụng, phần thừa sẽ được đẩy ra ngoài qua đường ống thoát vào bể chứa tràn. Sau này nó được sử dụng làm phân bón cho cây trồng.
Van gas của cửa ra gas được mở để lấy nguồn cung cấp khí sinh học.
Khi bắt đầu sản xuất khí sinh học, có thể đảm bảo cung cấp khí liên tục bằng cách thường xuyên loại bỏ bùn đã qua sử dụng và đưa bùn mới vào.

Câu Hỏi Thường Gặp

Tôi có thể mua Biogas ở đâu?

Bạn có thể mua khí sinh học từ các nhà phân phối khí sinh học và năng lượng tái tạo gần bạn. Bạn cũng có thể nhờ sự trợ giúp của nguồn internet cho các nhà phân phối khí sinh học gần bạn. Bạn có thể làm điều đó bằng cách truy cập vào “Nhà phân phối khí sinh học gần tôi” và với vị trí của bạn được bật, bạn sẽ được hiển thị các nhà phân phối khí sinh học gần vị trí của bạn.

Khí sinh học có nổ không?

Có, khí sinh học phát nổ và điều này xảy ra khí sinh học là do khí sinh học bao gồm một số loại khí có khả năng gây nổ.

Khí sinh học bao gồm khoảng 60% khí metan và khí metan rất dễ nổ khi trộn lẫn với không khí, do đó, nếu khí sinh học được trộn với 10% -30% không khí, nó có thể gây nổ. Ngoài ra, hydro sunfua và amoniac cũng có trong khí sinh học cũng có thể phát nổ.

Đó là lý do tại sao cần phải có biện pháp phòng ngừa là không để ngọn lửa hoặc khói gần hầm biogas.

Khuyến nghị

Quan phòng Amaechi

Biên tập viên at Môi trườngGo! | quan phòngamaechi0@gmail.com | + bài đăng

Một nhà bảo vệ môi trường đam mê được định hướng bằng trái tim. Người viết nội dung chính tại EnvironmentGo.
Tôi cố gắng giáo dục công chúng về môi trường và các vấn đề của nó.
Nó luôn luôn là về thiên nhiên, chúng ta phải bảo vệ không phá hủy.

4 bước trong quy trình sản xuất khí sinh học