Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây đã có rất nhiều đầu tư của chính phủ và tổ chức nước ngoài cho các dự án sử dụng nhiên liệu sinh học thân thiện với môi trường thay cho nhiên liệu hóa thạch. Mục đích là hướng tới một môi trường sống tiện lợi và văn minh hơn cho người dân. Hầm Biogas là 1 giải pháp để tạo điều kiện cho cuộc sống them hiện đại và sạch hơn,vỡ vậy tụi đó rất quan tâm và nghiên cứu đề tài lien quan đến hầm biogas trong quy mô trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội,nơi tôi đang sinh sống và học tập ,nhằm đóng góp một phần nhỏ bé công sức của mình trong việc giữ gìn môi trường thêm sạch hơn. Trong quá trình thực hiện đề tài này,tụi đã nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều cá nhân và tổ chức.
Đầu tiên tôi xin gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo đã hướng dẫn tôi là PGS. Đặng Tiến Hòa Giảng viên Khoa Cơ Điện trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội. Thầy đã rất nhiệt tình hướng dẫn và giải đáp những vướng mắc của tôi liờn quan đến đề tài này. Thầy đã chỉ bảo tận tình từ lúc tôi hình thành ý tưởng đến khi hoàn thành đề tài này.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn quý thầy cô Khoa Cơ Điện đã tận tình cung cấp thông tin cũng như đóng góp ý kiến cho đề tài được hoàn chỉnh. May mắn hơn nữa tôi cũng nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bố,cỏc tổ chức có liên quan đó luôn sẵn sang đúng gúp,thu thập thông tin cần thiết một lẫn nữa tôi xin cám ơn chân thành tới tất cả những người đã tận tụy và dìu dắt tôi. SV CKĐL52 Nguyễn văn Giang SVTH: Nguyễn Văn Giang -i- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i MỤC LỤC ii A. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1 B.
Nội dung nghiên cứu đề tài. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2 I. Khái niệm về biogas 2 II. Khái quát về tình hình phát triển và sử dụng khí biogas trong sản xuất và đời sống.1 Khái quát tình hình phát triển hầm khí biogas.2 Tình hình sử dụng khí biogas trong sản xuất và đời sống.1 Dùng biogas để đun nấu cho 1 gia đình4 II.2 Sản xuất biogas và phân hữu cơ cho một trang trại 6 II.3 Sản xuất biogas và phân hữu cơ từ hỗn hợp phân gia súc và các chất thải hữu cơ khác 8 III.Tiềm năng nguồn nguyên liệu cho hầm ủ sinh khí biogas ỏ nông thôn nước ta hiện nay 9 IV.
Ưu nhược điểm năng lượng khí biogas 11 IV.1 Ưu điểm năng lượng khí biogas 11 IV.2 Nhược điểm của năng lượng khí biogas 12 V. Đặc điểm kinh tế xã hội, tự nhiên khu vực ĐHNN cho khả năng phát triển khí biogas. Đặc điểm kinh tế xã hội 13 V. Đặc điểm về tự nhiên15 Chương II.
Điều tra nguồn nguyên liệu tại trường ĐHNN HÀ NỘI 17 I. Nguồn nguyên liệu thực vật 17 I.1 Nguồn nguyên liệu sẵn có tại trường 17 SVTH: Nguyễn Văn Giang -ii- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN I.2 Quy hoạch và phát triển 21 II. Nguồn nguyên liệu từ cuộc sống dân sinh xã hội 21 III. Nguồn nguyên liệu từ nguồn khai thác khác 23 IV.
Tính toán tiềm năng về nguồn nguyên liệu cho sử dụng biogas 24 IV.1 Các công thức chung khi tính toán: 24 IV.2 Khối lượng nguyên liệu thu được trên lý thuyết25 IV.1 Diện tích nguồn nguyên liệu xanh tại các khu vực 25 IV.2 Khối lượng nguyên liệu xanh thu được theo tháng từ diện tích cây xanh 27 IV.1 Khối lượng nguyên liệu thu được từ cây bụi cỏ dại 27 IV.2 Khối lượng nguyên liệu thu được từ các loại cây ăn quả, cây lâu năm 28 IV.3 Khối lượng nguyên liệu thu được từ các quán ăn, khu dân cư 28 IV.3 Khả năng khai thác năng lượng biogas thực tế 28 IV.4 Nhận xét về khả năng sử dụng biogas trong khu vực trường 29 Chương III. Đề xuất hướng phát triển sử dụng 33 I. Lựa chọn mô hình thiết kế hầm ủ 33 I.1 Khái quát về công nghệ Biogas.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến sử dụng và thiết kế hệ thống hầm ủ Biogas.3 Một số mô hình hầm ủ sinh khí biogas thường dùng.4 Lựa chọn mô hình thiết kế hầm ủ 44 I.1 Quy trình xây dựng hầm ủ biogas dung tích 24m3 45 I.2 Ưu nhược điểm của hầm ủ TG-BP 24 m3 47 II. Đề suất quy trình sử dụng khí biogas 47 II.1 Đề suất sử dụng máy phát điện công suất 10kW, với đường dây 1 pha.2 Đề suất giải pháp giúp tăng hiệu quả sử dụng năng lượng biogas.
Tổ chức thực hiện theo hướng quy hoạch, khai thác nguyên liệu tại trường ĐHNN. 49 KẾT LUẬN52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 SVTH: Nguyễn Văn Giang -iii- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần của các chất khí trong biogas.2 Tiềm năng biogas ở Việt nam.1 Diện tích cây xanh tại các khu thí nghiệm chăn nuôi:.2 Diện tích đất khu hành chính học tập và viện nghiên cứu:.3Diện tích cây xanh tại khu văn hóa thể dục thể thao.4 Diện tích cây xanh tại khu vưc ký túc xá:.5 Diện tích cây xanh trên diện tích đất mặt nước cây xanh:.6 Lượng chất thải hữu cơ từ các quán ăn và dân cư trong trường mỗi ngày và mỗi năm.7 Tổng diện tích các khu vực.1 Khả năng cho phân và thành phần hóa học của phân gia sỳc,gia cầm.2 Ảnh hưởng của các loại phân tới sản lượng và thành phần khí thu được 34 SVTH: Nguyễn Văn Giang -iv- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN DANH MỤC HèNH Hinh 1.1 hình ảnh cho bếp biogas đơn giản.2 Sơ đồ hoạt động của một hệ thống sản xuất biogas và phân hữu cơ trong một trang trại nông nghiệp.3 Sơ đồ hệ thống biogas sử dụng nguyên liệu hỗn hợp.4 Hệ thống sản xuất biogas.1 Thiết bị sản xuất khí sinh học túi chất dẻo.2 Hầm sinh khối nắp cố định.3 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.4 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.5 Sơ đồ hầm ủ TG-BP 24m3.6 phần chứa nguyên liệu.7 Phần chứa khí biogas.9 máy phát điện biogas công suất 10kW.47 SVTH: Nguyễn Văn Giang -v- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN A. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thị trường, khu vực kinh tế nông thôn có nhiều khởi sắc và chuyển biến rõ rệt. Cơ cấu kinh tế nông nghiệp, nông thôn có nhiều thay đổi, ngành chăn nuôi đang từng bước phát triển và giữ vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp.
Năm 2002, ngành chăn nuôi Việt Nam có tốc độ phát triển cao với 9,9 %.Tăng trưởng chăn nuôi sẽ kéo theo vấn đề môi trường, tác hại môi trường của chất thải từ gia súc cũng đã bắt đầu rõ nét ở một số nước đang phát triển. Chất thải từ gia súc có mùi hôi, thối, làm ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước, gõy lờn cỏc bệnh về đường hô hấp và đường tiờu hoỏ, bệnh ngứa da, ngứa mắt, viêm gan, ảnh hưởng đến sức khoẻ, đời sống của nhân dân. Việc quản lý chất thải từ gia súc cần một tổng hợp các biện pháp kỹ thuật, giáo dục, chính sách môi trường và chính sách kinh tế. Các biện pháp kỹ thuật phổ biến để xử lý chất thải từ gia súc bao gồm hệ thống biogas; bể chứa phân: bón phân đã xử lý vào đất; sử dụng cây xanh để hấp thu chất thải và sử dụng phân gia súc như một thành phần của thức ăn gia súc.
Trong đó, xây dựng hệ thống biogas là một giải pháp xử lý chất thải từ chăn nuụi,cỏc nguồn thực vật tốt nhất và hiệu quả nhất. Biogas biến đổi chất thải từ gia sỳc,cỏc nguồng thực vật thành nguồn năng lượng có thể dùng để đun nấu, sưởi ấm, thắp sáng, tạo nguồn phân bón sạch cho cây trồng làm sạch môi trường.Biogas được ưa chuộng vì khả năng làm giảm mùi hôi của phân gia súc do sự phân huỷ xảy ra trong điều kiện yếm khí và là nguồn năng lượng rẻ. Hiện nay, nước ta đã áp dụng một số mô hình biogas của các nước ấn Độ, Trung Quốc, Colombia. có hiệu quả và được bà con nông dân ủng hộ.
Tuy nhiên trong quá trình xây dựng và phát triển hệ thống biogas đã gặp phải không ít khó khăn nên tốc độ mở rộng quy mô còn chậm. Để mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng mô hình biogas có hiệu quả thì công việc nghiên cứu về biogas và các ngành khác có liên quan là rất quan trọng. Vì vậy việc nghiên cứu, điều tra và đề suất khả năng sử dụng năng lượng biogas khu vực trường đại học nông nghiệp Hà Nội là cần thiết. SVTH: Nguyễn Văn Giang -1- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN B.
Nội dung nghiên cứu đề tài. Tổng quan vấn đề nghiên cứu I. Khái niệm về biogas Biogas hay khí sinh học là sản phẩm của quá trình lên men phân động vật và chế thải hữu cơ khác. Thành phần chủ yếu của biogas gồm khoảng 50-70% Meetan và khoảng 30-40% CO2 và một phần nhỏ chất lưu huỳnh.
Tỷ lệ giữa các chất trong hỗn hợp phụ thuộc vào loại nhiên liệu và diễn biến của quá trình sinh học.1 Thành phần của các chất khí trong biogas Loại khí Tỷ lệ (%) CH4 50-70 CO2 30-45 N2 0-3 H2 0-3 O2 0-3 H2S 0-3 Cơ sở lý thuyết của công nghệ biogas : dựa vào các vi khuẩn yếm khí để lên men phân huỷ kỵ khớ cỏc chất hữu cơ sinh ra một hỗn hợp khí có thể cháy được : H2, H2S, NH3, CH4, C2H2. trong đó CH4 là sản phẩm khí chủ yếu (nen còn gọi là quá trình lên men tạo Metan). Quá trình lên men me tan có 3 giai đoạn: giai đoạn 1 biến đổi chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản, giai đoạn 2 hình thành axit, giai đoạn 3 hình thành khí metan. SVTH: Nguyễn Văn Giang -2- CKĐL52-ĐHNNHN Đề tài tốt nghiệp KHOA CƠ-ĐIỆN II.
Khái quát về tình hình phát triển và sử dụng khí biogas trong sản xuất và đời sống.1 Khái quát tình hình phát triển hầm khí biogas.