Giải bài tập Chuyên đề Sinh học 10 Bài 13: Công nghệ ứng dụng vi sinh vật trong thu hồi khí sinh học và xử lí chất thải rắn
A/ Câu hỏi mở đầu
Mở đầu trang 81 Chuyên đề Sinh học 10: Tại Việt Nam, ở một số vùng nông thôn xây dựng mô hình chăn nuôi (lợn, bò) có hệ thống xử lí chất thải áp dụng công nghệ vi sinh vật giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời cung cấp năng lượng khí đốt. Đây là dẫn chứng thuyết phục về hiệu quả to lớn của việc áp dụng quá trình phân giải kị khí nhờ vi sinh vật để biến chất thải của con người, động vật; phế phẩm, phụ phẩm nông nghiệp, công nghiệp,… thành khí sinh học (biogas). Vậy các quy trình đó được thiết kế và sử dụng như thế nào?
Trả lời:
Quy trình thiết kế và sử dụng hầm biogas:
– Thiết kế hầm biogas: Đào hố → Thi công phần nền đáy → Xây thành bể biogas → Trát vữa tường → Đổ bê tông cho nắp bể → Chuẩn bị cốt thép và buộc cốt thép → Đổ nắp kĩ thuật → Lắp đặt thiết bị → San lấp đất quanh hầm.
– Sử dụng hầm biogas: Nạp nguyên liệu chính là phân vào hầm → Phân hủy chất tại tại bể phân giải sinh ra khí methane và các loại khí khác để sử dụng làm chất đốt → Nạp phân bổ sung vào hầm → Bảo quản hầm trong quá trình sử dụng.
B/ Câu hỏi giữa bài
I. CÔNG NGHỆ THU HỒI KHÍ SINH HỌC
Hình thành kiến thức, kĩ năng 1 trang 82 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy cho biết các nguyên liệu có thể được sử dụng để lên men tạo khí sinh học.
Trả lời:
Các nguồn nguyên liệu được sử dụng để sản xuất khí sinh học rất đa dạng và phong phú bao gồm:
– Các loại bùn từ ao tù, đầm lầy, cống rãnh, bùn trong xử lí nước thải bậc một và bậc hai.
– Các loại phân hữu cơ: các loại phân gia súc, gia cầm,…
– Các loại nước thải từ chăn nuôi, cơ sở chế biến thực phẩm và các ngành công nghiệp khác không có độc tố ức chế hoạt động của các vi sinh vật.
– Các loại phế phẩm, phụ phẩm từ nông nghiệp như rơm rạ, thân cây ngô, đậu, mùn cưa, trấu, vỏ cà phê,…
Hình thành kiến thức, kĩ năng 2 trang 82 Chuyên đề Sinh học 10: Quan sát hình 13.4 và cho biết các giai đoạn của công nghệ lên men thu hồi khí sinh học. Vi sinh vật lên men sẽ được bổ sung vào bể nào?
Trả lời:
– Công nghệ lên men thu hồi khí sinh học gồm 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu: Các nguyên liệu cần nghiền nhỏ nếu có kích thước lớn, phối chế với nguyên liệu khác để đảm bảo tỉ lệ C/N là 20 – 30. Nguyên liệu cần được trộn kĩ với nước, rồi đánh tơi. Nguyên liệu và giống vi sinh vật sau đó được nạp vào bể lên men.
+ Giai đoạn lên men methane: Có thể tiến hành theo mẻ, bán liên tục hoặc liên tục tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống lên men. Thời gian lưu nguyên liệu phụ thuộc vào loại nguyên liệu, nhiệt độ có thể duy trì hai chế độ khoảng 30 – 35oC hoặc 50 – 55oC.
+ Giai đoạn thu hồi khí: Khí được thu hồi thông qua hệ thống ống dẫn và van. Hỗn hợp khí cần được xử lí để tăng hàm lượng CH4 và giảm mùi hôi.
– Vi sinh vật lên men sẽ được bổ sung vào bể lên men.
Hình thành kiến thức, kĩ năng 3 trang 82 Chuyên đề Sinh học 10: Nêu các ứng dụng của khí sinh học.
Trả lời:
Các ứng dụng của khí sinh học: Ứng dụng dùng khí sinh học trong nông nghiệp và chăn nuôi để cung cấp năng lượng khí đốt, điện sinh hoạt.
Vận dụng 1 trang 83 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy nêu ít nhất ba lợi ích từ việc sản xuất khí sinh học đối với môi trường sinh thái và con người.
Trả lời:
Lợi ích từ việc sản xuất khí sinh học đối với môi trường sinh thái và con người:
– Tạo ra khí sinh học phục vụ nhu cầu sử dụng của con người như dùng làm khí đốt hoặc chuyển hóa thành điện năng.
– Các sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất khí sinh học có thể được dùng làm phân bón hữu cơ, giúp gia tăng giá trị nông nghiệp.
– Góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải hữu cơ.
II. CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ CHẤT THẢI RẮN
Hình thành kiến thức, kĩ năng 4 trang 84 Chuyên đề Sinh học 10: Quan sát hình 13.5 và cho biết quy trình xử lí rác thải rắn thành phân hữu cơ gồm mấy giai đoạn. Ý nghĩa của mỗi giai đoạn này là gì?
Trả lời:
Quy trình xử lí rác thải rắn thành phân hữu cơ:
|
Giai đoạn |
Ý nghĩa của giai đoạn |
|
(1) Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu Phân loại rác thải để chọn lọc được nguồn rác thải rắn có thể xử lí. Sau đó nghiền nhỏ và phối trộn với các nguyên liệu khác để đảm bảo tỉ lệ C/N là 30 – 35, bổ sung nước, giống vi sinh vật. Nguyên liệu sau đó được đánh luống hoặc đưa vào bể ủ để chuẩn bị cho giai đoạn xử lí tiếp theo. |
– Giúp chuẩn bị môi trường tốt nhất cho sự hoạt động của vi sinh vật ở giai đoạn ủ rác thải. – Tiết kiệm nguyên liệu để tái chế. |
|
(2) Giai đoạn ủ rác thải Trong quá trình ủ, cần cung cấp khí O2 cho đống ủ bằng hệ thống thổi khí và phân tán khí thiết kế phía dưới đống ủ, phun nước nếu cần thiết. |
– Đây là giai đoạn vi sinh vật thực hiện phân giải rác thải rắn tạo sản phẩm. |
|
(3) Giai đoạn thu hồi và hoàn thành thành phẩm Phân ủ được sàng lọc để loại bỏ các vật có kích thước lớn, không phân giải trong quá trình ủ; bổ sung các thành phần khác; sau đó bảo quản và đóng gói. |
– Giúp hoàn thiện thành phẩm. |
Vận dụng 2 trang 85 Chuyên đề Sinh học 10: Bên cạnh sản phẩm phân hữu cơ, hãy nêu một sản phẩm khác có thể sản xuất từ rác thải rắn hữu cơ nhờ vi sinh vật kị khí.
Trả lời:
Ngoài sản phẩm phân hữu cơ, khí sinh học là một sản phẩm khác có thể sản xuất từ rác thải rắn hữu cơ nhờ vi sinh vật kị khí.
Vận dụng 3 trang 85 Chuyên đề Sinh học 10: Hãy thiết lập các bước của quy trình đơn giản xử lí rác thải hữu cơ thành phân bón hữu cơ tại hộ gia đình.
Trả lời:
Thiết lập các bước của quy trình đơn giản xử lí rác thải hữu cơ thành phân bón hữu cơ tại hộ gia đình:
– Bước 1 – Thu gom, phân loại rác thải sinh hoạt hữu cơ tại gia đình: Rác thải hữu cơ từ rau, quả, thân cây, rơm rạ,…
– Bước 2 – Ủ rác thải: Rác thải hữu cơ tập trung đến bể ủ, dàn đều thành từng lớp và bổ sung chế phẩm vi sinh vật cho mỗi lớp.
– Bước 3 – Kiểm tra và duy trì độ ẩm trong bể ủ: Nhằm tạo điều kiện và môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển.
– Bước 4 – Chế biến phân hữu cơ sinh học: Sản phẩm phân ủ hữu cơ sau khi ủ 50 – 60 ngày được lấy ra phơi trong điều kiện tự nhiên. Sau khi phơi khô, tiến hành nghiền và sàng phân rồi đóng gói để sử dụng.