Cấu tạo, nguyên lý hoạt động các loại hầm Biogas, giải pháp tăng sinh khí

Hầm Biogas là một trong những công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy chế biến tinh bột sắn, chăn nuôi, thực phẩm và nhiều ngành công nghiệp có tải lượng hữu cơ cao. Không chỉ giúp phân hủy chất hữu cơ bằng quá trình kỵ khí, hầm Biogas còn tạo ra nguồn khí sinh học giàu methane (CH₄) có thể tận dụng làm nhiên liệu cho lò hơi, lò sấy hoặc phát điện, góp phần giảm đáng kể chi phí vận hành. Hiện nay, tùy theo đặc tính nước thải và quy mô sản xuất mà doanh nghiệp có thể lựa chọn nhiều loại hầm Biogas khác nhau với cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng. Tuy nhiên, để hầm Biogas vận hành ổn định và đạt sản lượng khí cao, việc lựa chọn đúng công nghệ thôi là chưa đủ mà còn cần áp dụng các giải pháp tối ưu nhằm duy trì hoạt động của hệ vi sinh kỵ khí. Vậy các loại hầm Biogas phổ biến hiện nay có cấu tạo như thế nào, nguyên lý hoạt động ra sao và đâu là giải pháp giúp tăng sinh khí Biogas hiệu quả? Hãy cùng FUGREEN tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây.

Các loại hầm Biogas phổ biến hiện nay

Hiện nay, tùy theo quy mô sản xuất, đặc tính chất thải và nhu cầu sử dụng khí sinh học, hầm Biogas được thiết kế với nhiều kiểu kết cấu khác nhau. Trong thực tế, ba loại hầm được sử dụng phổ biến nhất gồm hầm Biogas bằng gạch, hầm Biogas Composite và hầm Biogas phủ bạt HDPE. Mỗi loại đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, phù hợp với từng mô hình chăn nuôi hoặc hệ thống xử lý nước thải công nghiệp

Hầm Biogas bằng gạch:

Hầm Biogas bằng gạch là dạng công trình truyền thống, thường được xây dựng bằng gạch và xi măng, phù hợp với các hộ chăn nuôi gia đình hoặc trang trại quy mô nhỏ. Ưu điểm của loại hầm này là chi phí đầu tư ban đầu tương đối thấp, vật liệu dễ tìm và người dân có thể tự thi công nếu có kinh nghiệm xây dựng. Tuy nhiên, do kết cấu phụ thuộc nhiều vào chất lượng thi công nên khả năng kín khí thường không cao, dẫn đến thất thoát khí Biogas trong quá trình vận hành. Bên cạnh đó, sau thời gian dài sử dụng, hầm dễ xuất hiện hiện tượng nứt, thấm nước hoặc xuống cấp, làm giảm hiệu quả phân hủy chất hữu cơ và khả năng thu hồi khí sinh học.

Hầm Biogas Composite:

Hầm Biogas Composite được chế tạo sẵn từ vật liệu nhựa composite cốt sợi thủy tinh có độ bền cơ học cao, khả năng chống ăn mòn tốt và tuổi thọ dài. Nhờ kết cấu nguyên khối, loại hầm này có độ kín khí gần như tuyệt đối, giúp quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra ổn định hơn và nâng cao hiệu suất sinh khí Biogas. Ngoài ra, việc lắp đặt khá nhanh, ít tốn diện tích và không yêu cầu nhiều công đoạn xây dựng tại hiện trường. Tuy nhiên, dung tích của hầm Composite thường bị giới hạn theo kích thước sản xuất sẵn, vì vậy chủ yếu phù hợp với các trang trại quy mô vừa hoặc những đơn vị có nhu cầu sử dụng khí sinh học không quá lớn. So với hầm xây bằng gạch, chi phí đầu tư ban đầu của loại hầm này cũng cao hơn.

Hầm Biogas phủ bạt HDPE:

Đối với các trang trại chăn nuôi quy mô lớn hoặc hệ thống xử lý nước thải công nghiệp như chế biến tinh bột sắn, thực phẩm, đồ uống hay cao su, hầm Biogas phủ bạt HDPE hiện là giải pháp được ứng dụng phổ biến nhất. Loại hầm này được xây dựng bằng cách đào hồ và phủ lớp màng chống thấm HDPE có độ bền cao, khả năng kháng hóa chất và chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Ưu điểm nổi bật là dung tích chứa lớn, khả năng thu hồi khí Biogas cao, chi phí đầu tư thấp hơn so với các bể bê tông cùng thể tích và dễ mở rộng khi cần nâng công suất hệ thống. Tuy nhiên, để đảm bảo tuổi thọ lâu dài, lớp bạt HDPE cần được thi công đúng kỹ thuật và tránh các tác động cơ học có thể gây rách hoặc thủng bề mặt.

Có thể thấy, mỗi loại hầm Biogas đều có những đặc điểm riêng về cấu tạo, chi phí đầu tư và phạm vi ứng dụng. Việc lựa chọn loại hầm phù hợp cần dựa trên quy mô sản xuất, lưu lượng chất thải, mục tiêu thu hồi khí sinh học cũng như khả năng đầu tư của từng doanh nghiệp hoặc trang trại. Bên cạnh việc lựa chọn đúng công trình, để hầm Biogas vận hành hiệu quả và tăng sản lượng khí CH₄, doanh nghiệp cũng cần chú trọng đến quá trình vận hành, quản lý hệ vi sinh kỵ khí và áp dụng các giải pháp sinh học phù hợp trong suốt quá trình sử dụng.

Cách tăng sinh khí hầm Biogas

Hiệu suất sinh khí của hầm Biogas phụ thuộc trực tiếp vào khả năng phân hủy chất hữu cơ của quần thể vi sinh kỵ khí. Vì vậy, muốn tăng lượng khí Biogas, đặc biệt là hàm lượng CH₄ (Methane), người vận hành cần duy trì điều kiện tối ưu để hệ vi sinh phát triển ổn định và hoạt động liên tục. Trước hết, hầm Biogas phải đảm bảo độ kín khí tuyệt đối, bởi chỉ một lượng nhỏ oxy xâm nhập cũng có thể làm suy giảm hoạt tính của vi sinh vật kỵ khí và ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình sinh khí.

Bên cạnh đó, các thông số vận hành cần được kiểm soát chặt chẽ. Nhiệt độ trong hầm nên duy trì trong khoảng 30–35°C, đây là ngưỡng lý tưởng để các phản ứng phân hủy sinh học diễn ra nhanh và ổn định. Độ pH cần được giữ ở mức 6,8–7,5 nhằm tạo môi trường thuận lợi cho nhóm vi khuẩn sinh methane phát triển. Đồng thời, thời gian lưu nước thải trong hầm nên đạt từ 15–30 ngày để các hợp chất hữu cơ có đủ thời gian được phân hủy hoàn toàn. Ngoài ra, việc cân đối tỷ lệ Carbon:Nitơ (C:N) khoảng 25:1–30:1 và tỷ lệ pha loãng chất thải với nước từ 1:4 đến 1:7 cũng góp phần nâng cao hiệu suất xử lý, hạn chế hiện tượng đóng váng hoặc thiếu cơ chất cho vi sinh hoạt động. Đặc biệt, cần kiểm soát tốt các hóa chất độc hại như thuốc sát trùng, chất tẩy rửa, thuốc bảo vệ thực vật hoặc kim loại nặng trong dòng thải đầu vào, bởi đây đều là những tác nhân có thể ức chế hoặc tiêu diệt hệ vi sinh kỵ khí. Xem thêm: https://fugreen.com.vn/giai-phap-vi-sinh-fugreen-tang-khi-biogas-be-ky-khi/

Ngoài việc tối ưu các điều kiện vận hành, bổ sung vi sinh chuyên dụng là giải pháp được nhiều doanh nghiệp và trang trại áp dụng để rút ngắn thời gian sinh khí và nâng cao hiệu quả hoạt động của hầm Biogas. Trong đó, FUGREEN AN5 là chế phẩm vi sinh kỵ khí được phát triển dành riêng cho các hệ thống Biogas có tải lượng hữu cơ cao. Sản phẩm chứa quần thể vi sinh vật hoạt tính mạnh, giúp đẩy nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ, thúc đẩy quá trình tạo khí CH₄, đồng thời giảm lượng H₂S trong khí Biogas, góp phần nâng cao giá trị sử dụng của nguồn khí thu hồi. Bên cạnh đó, FUGREEN AN5 còn hỗ trợ giảm BOD, COD, TSS, hạn chế bùn tích tụ và duy trì sự ổn định của hệ vi sinh trong suốt quá trình vận hành. Nhờ khả năng phục hồi nhanh hệ kỵ khí và tăng hiệu suất sinh khí, giải pháp vi sinh này đang được nhiều nhà máy chế biến tinh bột sắn, thực phẩm, chăn nuôi và các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp lựa chọn nhằm tối ưu hiệu quả vận hành, tiết kiệm chi phí nhiên liệu và khai thác tối đa giá trị của hầm Biogas trong dài hạn.

Nếu bạn quan tâm đến cách tăng sinh khí cho hầm Biogas và men vi sinh FUGREEN AN5, hãy liên hệ ngay cho Fugreen qua HOTLINE 1900 561 504, chúng tôi sẽ hỗ trợ nhanh nhất!