Công dụng bể biogas và những nhược điểm của mẫu bể biogas
Khí sinh học là hỗn hợp khí được sinh ra dưới tác động của vi sinh vật trong môi trường kỵ khí vào các hợp chất hữu cơ (cơ thể sinh vật, động thực vật…) với hai thành phần chủ yếu là khí cacbonic (CO2) và mê tan (CH4). Thành phần này tùy thuộc vào loại nguyên liệu tham gia phân giải và các điều kiện trong quá trình đó như nhiệt độ, độ pH, chất lượng nước…
Khí sinh học còn được sinh ra ở nơi nước sâu, tù đọng thiếu oxy như đầm lầy, bãi rác, đáy ao hồ… hoặc ở các mỏ than đá, dầu mỏ hoặc nhờ công nghệ lên men yếm khí.
Xử lý chất thải tự nhiên thành khí sinh học giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, ô nhiễm từ chất thải chăn nuôi, hạn chế bệnh truyền nhiễm, giun sán, tạo nguồn phân bón sạch giàu chất dinh dưỡng.
Xử lý khi sinh học còn giúp bảo vệ khí quyển, giảm thiểu khí thải nhà kính, hạn chế phá rừng, bảo vệ đất khỏi bạc màu, xói mòn. Nguyên liệu để SX khí sinh học chủ yếu là chất thải (phân, nước tiểu) của người, động vật. Ngoài ra còn có nguyên liệu từ thực vật như lá, thân cây, phụ phẩm cây trồng (rơm, rạ…), rác hữu cơ sinh hoạt.
Để xử lý chất thải và tạo khí biogas người ta sử dụng các thiết bị gọi là bể biogas. Các loại bể này đều có yêu cầu cấu tạo chung là phải đảm bảo độ kín khí, chịu lực cao. Nguyên lý hoạt động của bể là lên men các hợp chất hữu cơ trong điều kiện hiếm khí tạo ra hỗn hợp khí, trong đó thành phần chủ yếu là khí metan.
Hiện nay, tại Việt Nam và thế giới đã có một số loại bể biogas với nhiều kiểu dáng và vật liệu khác nhau. Đối với các bể xây bằng vật liệu là gạch và xi măng, cát có cấu trúc đáy phẳng và phần thành trên có hình bán cầu thường mắc phải một số nhược điểm như sau:
- Không thể tự ra bã do bã bị lắng xuống đáy.
- Tỷ lệ diện tích đáy so với tổng thể tích lớn nên khả năng chịu lực thấp, là nguyên nhân dễ nứt vỡ trong quá trình sử dụng.
- Cửa nạp nguyên liệu và lối dẫn bã thải ra nhỏ nên dễ gây tắc.
- Chỉ có một bể điều áp nên áp lực khí ga thấp, không thể đẩy ga đến các thiết bị sử dụng ở xa.
- Không có phần thu nước đọng nên khí ga có lượng hơi nước nhiều, tỷ lệ khí mê tan thấp, nhiệt lượng/đơn vị thể tích khí không cao.
- Do đặc điểm vật liệu là gạch và xi măng cát nên không chịu được khả năng ăn mòn do môi trường chất thải chứa trong bể tạo ra, vì vậy tuổi thọ thấp, không thể khắc phục hoặc sửa chữa khi bị nứt, vỡ.
- Do đặc điểm cấu tạo và khối lượng nặng nên khó thi công ở những vùng đất yếu và không thể di dời nếu muốn.
Đối với các bể biogas làm bằng vật liệu composite có cấu tạo gồm hai phần có dạng nửa bán cầu ghép lại, phần nửa bán cầu phía trên được làm lõm hai bên, ở hai phần lõm này được gắn hai bể phụ có thể có kích thước bằng hoặc không bằng nhau đóng vai trò bể áp lực đồng thời là bể nạp nguyên liệu vào và bể chứa bã thải ra. Nhưng do đặc điểm cấu tạo mà bể loại này có những nhược điểm sau đây:
- Chiều cao của hai bể điều áp (bể áp lực vào, bể áp lực ra) bằng hoặc cao hơn đỉnh của phần nửa bán cầu phía trên nên bị chất thải trong bể (dịch phân giải) tràn lên ống thu ga lắp trên đỉnh phần nửa bán cầu trên gây tắc ống dẫn ga.
- Không có phần thu hơi nước, do vậy toàn bộ hơi nước trong quá trình lên men phân hủy chất thải trong bể được trộn lẫn với khí ga làm giảm tỷ lệ khí gas trong hỗn hợp khí làm giảm nhiệt lượng/đơn vị thể tích, khí ga khó cháy và làm giảm tuổi thọ của các thiết bị sử dụng.
- Do phần lõm của phần nửa bán cầu trên được làm lõm sâu và dốc từ đỉnh xuống hai bên, vì vậy nguyên liệu khó nạp và tạo ra lực đẩy bã thấp, bã thải không được đẩy hết sang phần cửa ra do đó bã không thể bị đẩy hết ra ngoài.
- Do phần lõm của phần nửa bán cầu trên được làm lõm sâu, vì vậy với cùng đường kính thì thể tích chứa giảm.
- Hai bể chứa đầu vào, bể chứa đầu ra (bể áp lực) có cấu tạo thu nhỏ dần về phía trên hoặc được thiết kế không đều nhau một bên to, một bên nhỏ do đó tạo ra độ nén thấp vì vậy áp lực khí ga thấp.
- Hai bể chứa đầu vào, bể chứa đầu ra (bể áp lực) có cấu tạo một bên quá to một bên quá nhỏ nên dễ bị nghiêng khi lắp đặt và trong quá trình sử dụng, đồng thời dễ bị tắc khi nạp nguyên liệu hoặc do mặt váng của bã thải gây ra.
Chính vì vậy, nhìn chung các loại bể này có những nhược điểm là: Tuổi thọ không cao do bị ăn mòn; thời gian thi công lâu; khả năng chịu lực thấp; hay bị trục trặc như tắc, nứt, vỡ; không thể khắc phục khi bị hư hỏng; không thể thay thế hoặc di chuyển đến địa điểm khác được; khó lau dọn bể khi cần; khi thi công, lắp đặt không có sự chuẩn hóa; bã thải không tự đẩy ra ngoài triệt để buộc phải nạo, hút; bề mặt của bã thải bị khô, không bị phá, dễ gây tắc đầu ra; áp lực khí ga thấp, lượng ga ít, tỷ lệ khí mê tan không cao; hay bị tắc ống thu ga; ga có nhiều tạp chất, nhất là hơi nước, có mùi hôi, làm giảm tuổi thọ các thiết bị sử dụng; chất thải không phân hủy triệt để.
Ngoài ra bể chứa đầu vào, bể chứa đầu ra (bể áp lực) có cấu trúc góc cạnh nhiều hoặc bề mặt phẳng lớn không có các cấu trúc dạng cầu nên khả năng chịu lực thấp, không tạo ra thể tích lớn. Bể phân giải (bể để chứa chất thải chăn nuôi - dịch phân giải) có cấu trúc không phù hợp vì vậy khả năng đẩy bã thải ra ngoài không cao buộc phải nạo hút. Ống thu khí không được cố định vị trí vì vậy có thể gây tắc. (Còn nữa)
