3. Công trình đ−a dẫn - phân phối n−ớc
8.3. Các loại nhà tiêu thông dụng và cách thiết kế
8.4.1. ThiÕt kÕ x©y dùng hÇm khÝ sinh vËt (Biogas)
Công nghệ ủ khí biogas (tận dụng chất thải động vật, thực vật) làm nguồn nhiên liệu không những đạt hiệu quả kinh tế cao, tạo tập quán tốt cho nhân dân mà còn hạn chế đ−ợc nhiều yếu tố gây ô nhiễm. Tập quán này đã đ−ợc nhân rộng ở các vùng nông thôn n−ớc ta từ thập niên 80. Nh−ng việc xử lý chất thải theo mô hình biogas, điều quan trọng không phải chỉ là vấn đề hiệu quả kinh tế mà chủ yếu là về mặt xã hội, nó biểu hiện nếp sống văn hóa, văn minh tiến bộ ở nông thôn, gây ý thức cho ng−ời dân thực hiện ch−ơng trình n−ớc sạch và vệ sinh môi tr−ờng. Sử dụng biogas là một mô
hình phù hợp với điều kiện vệ sinh môi tr−ờng.
Hiệu quả sử dụng mô hình biogas mang lại là rất lớn vì đạt đ−ợc nhiều mục đích một lúc: có chất đốt với bếp không khói; có thể chạy máy phát điện gia đình; dịch men thải ra có thể pha tỉ lệ 1:20 với n−ớc làm phân bón; nh−ng tốt nhất là ủ với than bùn (đồng bằng sông Hồng có trữ l−ợng trên 1.650 triệu m3) đ−ợc phân hữu cơ vi sinh (chất l−ợng loại phân này tốt gấp 3 phân chuồng, gấp 5 lần phân xanh) để cải tạo đồng ruộng, tăng độ phì cho đất, tăng năng suất cây trồng, giảm sâu bệnh, giảm đến mức thấp nhất ô nhiễm môi tr−ờng do phân ng−ời và phân súc vật gây ra. Mặt khác, mô
hình biogas cũng góp phần tạo điều kiện tăng đàn gia súc, thêm nguyên liệu phục vụ cho công nghiệp chế biến thực phẩm và nông sản.
BÓ trén
BÓ ph©n huû
200 - 700
φ150
φ20
100 100
800x800 R730
7R 03
200
φ150
600.600
700
Bể điều áp
400-200
750 750
400
15050 75 75
780 80
Ghi chú: Kích thước đều bằng mm
Hình 8.7: Sơ đồ cắt dọc hầm khí sinh vật thể (thể tích 2,5 m3)
φ3 6φ4 5φ3 φ20
1.400mm
600mm
a) Mặt cắt; b) Mặt bằng Hình 8.8: Nắp hầm khí sinh vật
Ngoài việc sử dụng khí ga để đun nấu, người ta còn dùng nó để chạy máy phát
điện mini, dùng cho việc thắp sáng, chạy tủ lạnh bảo quản rau quả. Chất thải làm phân, nuôi cá, thậm chí còn có thể tái sử dụng, chế biến làm thức ăn bổ sung cho gia súc.
Mô hình hầm biogas hiện nay rất thích hợp với nền kinh tế trang trại (với các trang trại nuôi từ 30 con lợn, vài chục con bò trở lên), cũng nh− các cơ sở nuôi cá, các làng nghề làm bún, bánh phở, làm miến và nấu r−ợu v.v...
Tuy nhiên, đây là một loại năng l−ợng mới, việc sử dụng nó khác với củi, than hay rơm rạ v.v... mà dân ta đã quen dùng. Việc tiếp cận để làm quen với biogas cũng không đơn giản. Do đó cần có sự tuyên truyền và phổ biến kỹ thuật; tạo sự tiếp cận thông qua các lớp tập huấn, các đợt tham quan, đi đôi với việc hỗ trợ kĩ thuật... Mặt khác, muốn tạo thành phong trào cần có sự kết hợp giữa Chính quyền với các Đoàn thể để vận động áp dụng vì sử dụng mô hình biogas vừa lợi nhà, ích nước lại sạch làng tèt ruéng.
8.4.1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hầm khí sinh vật 8.4.1.1.1. Giới thiệu nguyên lý sản xuất khí sinh vật
Trong điều kiện lý hóa nhất định, khí sinh vật đ−ợc tạo ra nhờ một số loại vi khuẩn. Các vi khuẩn sống trong bể phân hủy của hầm khí sinh vật và thực hiện các chức năng khác nhau. Trong bể phân hủy, các loại vi khuẩn hoạt động tương hỗ lẫn nhau. Vi khuẩn thủy phân tạo ra các sản phẩm là nguyên liệu cho vi khuẩn axit.
Vi khuẩn này đến l−ợt nó lại tạo ra nguyên liệu cho vi khuẩn tạo khí mêtan. Tùy thuộc vào phản ứng của chúng đối với sự có mặt của oxy trong không khí chia làm 3 loại vi khuẩn: vi khuẩn hiếu khí cần oxy để tồn tại, trong khi vi khuẩn yếm khí không thể hoạt động trong môi trường có oxy (tuy nhiên chúng không chết mà chỉ ngừng hoạt
CH−ơng VIII. Quy hoạch vệ sinh môi tr−ờng nông thôn 269
động). Loại vi khuẩn cuối cùng là loại vi khuẩn tùy khí, chúng có thể hoạt động đ−ợc trong môi tr−ờng không có quá nhiều oxy. Nhờ có loại men gọi là enzim những vi khuẩn này phá vỡ cấu trúc phức tạp của các phần tử các chất hữu cơ thành các phần tử đơn giản hơn, giải phóng năng l−ợng và chất dinh d−ỡng cần thiết cho quá trình phát triển của chúng. Đó là nguyên lý sản xuất khí sinh vật.
8.4.1.1.2. Cấu tạo hầm khí sinh vật
Hầm biogas có nhiều kiểu loại khác nhau, ở đây chỉ giới thiệu kiểu thông dụng thích hợp với điều kiện khí hậu miền đồng bằng sông Hồng: kiểu có nắp cố định (và thời gian gần đây cải tiến bể phân hủy làm bằng túi nilông).
Cấu tạo hầm khí sinh vật gồm 3 phần chính:
+ BÓ trén;
+ Bể phân hủy;
+ Bể điều áp.
Ngoài ra còn có đường ống liên hệ giữa các bể, đường ống dẫn khí đốt, van và thiết bị đốt nh−: bếp, đèn, v.v...
+ BÓ trén:
Bể trộn có đáy sâu cách mặt đất 0,4 m có kích thước (0,4 m ì 0,4 m) xây bằng bể gạch dùng để trộn nguyên liệu và nước trước trước khi đưa xuống bể phân hủy. Bể này đ−ợc nối thông với bể phân hủy bằng một ống sành có φ = 150 mm.
+ Bể phân hủy:
Bể phân hủy có hình cầu hoặc hình trụ tròn, đường kính 1,5 m có đáy sâu cách mặt
đất 1,8 m xây bằng gạch vỉa, trên được đậy bằng một nắp vòm bằng xi măng lưới thép. Công dụng của bể này là để phân hủy các chất hữu cơ, tạo ra và tích trữ khí sinh vËt (biogas).
+ Bể điều áp:
Bể điều áp có đáy sâu 0,8 m, có kích thước (0,6 ì 0,6 m) cũng xây bằng gạch, công dụng chính là để điều chỉnh áp lực khí chứa trong bể phân hủy và là nơi chứa chất thải sau khi bị phân hủy. Bể này đ−ợc nối thông với bể phân hủy bằng một ống sành cã φ = 150 mm.
Vòm xi măng chứa khí là một bán cầu có đ−ờng kính 1,5 m, dày 25 mm trên
đỉnh có một ống dẫn khí bằng thép. Mặt trong của vòm đ−ợc quét một lớp bảo vệ bằng bitum hoặc sơn. Vòm xi măng đ−ợc ghép nối với bể phân hủy nhờ một lớp chèn chống lọt khí và lọt n−ớc.
Φ
Khí sinh vật (biogas) được dẫn tới bếp hoặc đèn nhờ một đường ống dẫn bằng cao su hoặc nhựa, φ =10 mm có chiều dài tối đa là 25 m qua một van khống chế và một áp kế chữ U để chỉ thị áp lực của khí.
8.4.1.1.3. Nguyên lí hoạt động của bể phân hủy
Nguyên liệu bao gồm phân ng−ời, gia súc, gia cầm... đ−ợc đ−a vào bể phân hủy nhờ bể trộn. Tại đây, nguyên liệu đ−ợc hòa trộn với n−ớc theo tỉ lệ một phần nguyên liệu một phần n−ớc tr−ớc khi vào bể phân hủy.
Nhờ quá trình lên men của vi sinh vật hiếu khí, hỗn hợp và n−ớc bị phân hủy thành các dạng khí và các chất hữu cơ có thành phần đơn giản. Thành phần của khí sinh vật tạo ra bao gồm nitơ (N2), cacbonic (CO2), hơi n−ớc... nh−ng chủ yếu là khí sinh vật CH4. Đặc điểm của chất khí này là không có mùi đặc tr−ng và cháy đ−ợc, tùy theo từng loại nguyên liệu khác nhau mà chu trình phân hủy của chúng sẽ khác nhau, từ 60 ữ 100 ngày.
Hợp chất khí tạo ra sẽ bốc lên và tích tụ lại trên phần vòm chứa khí, tạo ra một
áp lực nhất định. Đến mức độ nào đó lực sẽ đẩy hỗn hợp nguyên liệu và nước từ trong bể phân hủy ra bể điều áp. Chênh lệch cột n−ớc ở bể điều áp sẽ điều chỉnh khí sinh vật chứa trong vòm, nghĩa là khi sử dụng khí cho việc thắp sáng, đun nấu... hỗn hợp n−ớc trong bể điều áp sẽ dồn khí chứa ở vòm chứa khí ra nơi sử dụng cho đến hết. Đấy chính là một trong những −u điểm của kiểu bể này.
Trong quá trình làm việc của hầm khí, nguyên liệu đ−ợc đ−a vào bể phân hủy một cách liên tục đồng thời với quá trình lên men phân hủy nên đ−ợc gọi là kiểu làm việc liên tục. Chất thải đến một mức độ nhất định sẽ tràn khỏi bể điều áp và đ−ợc sử dụng cho sản xuất nông nghiệp: bón ruộng, làm thức ăn cho cá... nh− các loại phân bón chất hữu cơ khác.
Khí sinh vật đ−ợc dẫn tới nơi sử dụng (đèn, bếp...) nhờ ống dẫn khí và đ−ợc sử dụng như khí đốt thường (gas) với các thiết bị thông dụng.