TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Thanh Hải Tên Luận văn: Đánh giá hiệu quả của dự án hỗ trợ xây hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh giai
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU
Tình hình chăn nuôi gia súc, gia cầm và phế thải của ngành chăn nuôi áp lực cho môi trường
2.1.1 Tình hình phát triển ngành chăn nuôi
2.1.1.1 Tình hình phát triển chăn nuôi gia súc, gia cầm trên thế giới
Lương thực, thực phẩm và vệ sinh an toàn thực phẩm là vấn đề sống còn của nhân loại Ngày nay, nông nghiệp có vai trò quan trọng cung cấp lương thực và các loại thực phẩm nuôi sống cả nhân loại trên trái đất
Trên thế giới, ngành chăn nuôi đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong hoạt động kinh tế, xã hội và chính trị Chăn nuôi chiếm 70% đất nông nghiệp và 30% diện tích không có băng giá của hành tinh, đồng thời chiếm 40% GDP của nông nghiệp toàn cầu (Bùi Thị Kim Dung, 2012) Ngành chăn nuôi không chỉ có vai trò cung cấp thịt, trứng, sữa là các thực phẩm cơ bản cho dân số của cả hành tinh mà còn góp phần đa dạng nguồn gen và đa dạng sinh học trên Trái đất
Theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) năm 2010 (FAO, 2014), số lượng đầu gia súc và gia cầm chính của thế giới như sau: Tổng đàn gia súc khoảng 3.608,5 triệu con, phân bố chủ yếu ở các nước châu Á (khoảng 1.647,9 triệu con, chiếm 45,7%); tổng đàn gia cầm khoảng 21.744,4 triệu con, số lượng gia cầm này cũng phân bố tập trung phần lớn ở châu Á (khoảng 12.061,8 triệu con, chiếm 55,5%) Số lượng và sự phân bố của đàn gia súc, gia cầm trên thế giới thể hiện qua hình 1.1
Hình 2.1 Số lượng đàn gia súc và gia cầm trên toàn thế giới năm 2010
Tốc độ tăng trưởng bình quân về số lượng đàn vật nuôi hàng năm của thế giới trong giai đoạn 2000 – 2010 khá cao, tốc độ tăng trưởng bình quân khoảng 6,7%/năm Số lượng đàn gia súc năm 2000 trên thế giới khoảng 3.288,5 triệu con, đến năm 2010 khoảng 3.608,5 triệu con, tăng bình quân 4,9%/năm Đàn gia cầm trên thế giới năm 2000 khoảng 16.054,1 triệu con và khoảng 21.744,4 triệu con, tăng 6,7%/năm Xu hướng tăng trưởng đàn vật nuôi thể hiện ở hình 1.2
Hình 2.2 Xu hướng tăng trưởng đàn gia súc và gia cầm trên thế giới giai đoạn 2000 – 2010
Nguồn: FAO (2014) 2.1.1.2 Tình hình phát triển chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Việt Nam
Việt Nam với khoảng 73% dân số sống ở vùng nông thôn, phát triển kinh tế nông nghiệp và nông thôn là một trong những mục tiêu được Đảng và Nhà nước hết sức chú trọng, trong đó có phát triển kinh tế hộ gia đình thông qua các hoạt động phát triển chăn nuôi Bên cạnh lợi ích kinh tế mang lại, thì chăn nuôi cũng đang nảy sinh rất nhiều vấn đề về chất lượng môi trường, đe dọa sức khỏe của cộng đồng dân cư địa phương và ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái tự nhiên mà nguyên nhân chính là do sự phát triển mạnh mẽ của ngành chăn nuôi, cộng với trình độ quản lý các loại chất thải chăn nuôi của người dân thấp.Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất Chăn nuôi Việt Nam, giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu
Theo báo cáo của Bộ NN&PTNT, ngành chăn nuôi năm 2015 đã có những bước chuyển dịch rõ ràng, từ chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán sang chăn nuôi tập trung theo mô hình trang trại, gia trại, ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật, tăng hiệu quả kinh tế Giá thức ăn chăn nuôi trong năm có xu hướng giảm nhưng chưa nhiều Bên cạnh sự phát triển đạt được, ngành chăn nuôi vẫn còn phải đối mặt với nhiều thách thức từ những dịch bệnh đã xảy ra và thực trạng sử dụng chất cấm, chất kháng sinh trong chăn nuôi đến những cạnh tranh khó khăn trên thị trường tiêu thụ khi nhiều mặt hàng thịt nhập khẩu đang có giá thấp hơn thịt gia cầm, gia súc trong nước
Bảng 2.1 Số lượng một số gia súc, gia cầm tại Việt Nam giai đoạn 2013 – 2015
Cả nước Đơn vị tính
Nguồn: Tổng cục thống kê (2015)
Giá trị sản xuất ngành chăn nuôi có mức tăng khá đạt 4,3% so với cùng 2 kỳ năm ngoái Mức tăng này là do đàn bò sữa tăng mạnh (tăng 20,9%) sản lượng sữa bò tươi tăng cao đạt khoảng 120% so với cùng kỳ năm trước Chăn nuôi lợn phát triển khá thuận lợi do dịch lợn tai xanh không xảy ra và giá bán lợn hơi ở mức có lợi cho người chăn nuôi Đàn lợn của cả nước tại thời điểm điền tra 1/10 có 27,7 triệu con, tăng 3,7%; Đàn gia cầm có 341,9 triệu con, tăng 4,3%
Bảng 2.2 Số lượng các trang trại chăn nuôi trên cả nước
Stt Tỉnh, thành phố Số lượng trang trại Tỉ lệ(%)
2 Trung du và miền núi phía bắc 1.926 8,2
3 Bắc trung bộ và duyên hải miền trung
6 Đồng bằng sông cửu long 3.281 13,9
Nguồn: Cục chăn nuôi (2010) Bảng 2.3 Số lượng trang trại chăn nuôi đạt tiêu chí kinh tế trang trại
Vùng Số trang trại Tỷ lệ (%) Đồng bằng sông Hồng 3.174 39,0
Trung du và miền núi phía Bắc 828 10,2
Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung 767 9,4
Tây Nguyên 453 5,6 Đông Nam Bộ 1.093 23,4 Đồng bằng sông Cửu Long 1.008 12,4
Nguồn: Tổng cục Thống kê (2013) Qua bảng số liệu ta thấy, trong những năm gần đây việc phát triển chăn nuôi theo quy mô trang trại tập trung phát triển mạnh: xu hướng chuyển từ chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán theo hộ gia đình dần chuyển theo chăn nuôi trang trại tập trung theo hướng sản xuất hàng hóa diễn ra mạnh ở nước ta Trong giai đoạn
2006 đến 2010 thì số lượng các trang trại chăn nuôi ở nước ta phát triển mạnh mẽ về số lượng cũng như quy mô Năm 2006 cả nước có khoảng 17.721 đến năm
2010 đã tăng lên 23.558 trang trại Và số trang trại đạt chỉ tiêu cao nhất là vùng đồng bằng sông Hồng với 3.174 trang trại (chiếm 39% trang trại trên cả nước).
Thực trạng công tác quản lý, các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm gây nên trên thế giới và ở Việt Nam
2.2.1 Thực trạng chất thải, nước thải chăn nuôi gây áp lực cho môi trường
Theo báo cáo của Tổ chức Nông lương Liên Hiệp Quốc (FAO) cho thấy ngành chăn nuôi đã và đang gây ra những vấn đề môi trường nghiêm trọng như thoái hóa đất, biến đổi khí hậu ô nhiễm không khí, gây thiếu nước, ô nhiễm nguồn nước, mất đa dạng sinh học Tổng diện tích dành cho ngành chăn nuôi chiếm 26% diện tích bề mặt không phủ băng tuyết của trái đất, thêm vào đó là 33% diện tích đất trồng được dành để sản xuất thức ăn chăn nuôi Vì vậy việc mở rộng chăn nuôi dẫn đến mất rừng làm cho đất bị xói mòn vào mùa mưa và khô hạn vào mùa khô
Trong quá trình chăn nuôi lượng khí CO 2 thải ra chiếm 9% toàn cầu và lượng khí CH4 (một loại khí có khả năng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 23 lần
CO 2 ) chiếm 37% Lượng khí CH 4 chủ yếu được tạo ra ở thú nhai lại, những vi khuẩn phân hủy Cellulose trong cỏ để tạo ra năng lượng là một quá trình yếm khí, tiến trình đó gây ra sự thoát khí CH4 qua ợ hơi Quá trình chăn nuôi còn tạo ra 65% lượng khí NOx (có khả năng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 296 lần CO2) và tạo ra 2/3 tổng lượng phát thải khí NH3 nguyên nhân chính gây mưa axit phá hủy các hệ sinh thái (Đào Lệ Hằng, 2009)
Thế giới hiện đang đối mặt với tình trạng thiếu nước ngọt nghiêm trọng, theo dự đoán đến năm 2025 thì 64% dân số thế giới sẽ phải sống trong điều kiện căng thẳng về nguồn nước Trong khi đó sự phát triển ngành chăn nuôi làm tăng nhu cầu sử dụng nước chúng chiếm khoảng 8% tổng lượng nước loài người sử dụng, đồng thời lượng nước thải từ chăn nuôi đã làm ô nhiễm môi trường bởi các chất kháng sinh, hoocmon, hóa chất sát trùng,…làm ảnh hưởng đến sức khỏe con người
Ngoài ra ngành chăn nuôi còn làm giảm lượng nước bổ sung cho các mạch nước ngầm do mất rừng và đất bị thoái hóa, chai cứng giảm khả năng thẩm thấu Tất cả các tác động tiêu cực của ngành chăn nuôi đến môi trường dẫn đến kết quả tất yếu là làm suy giảm đa dạng sinh học (Đào Lệ hằng, 2009)
2.2.2 Tình hình dịch bệnh trong ngành chăn nuôi
Trong chăn nuôi gia súc và gia cầm thì yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển cơ cấu đàn, số lượng và chất lượng đàn vật nuôi là dịch bệnh Đây là một yếu tố khách quan, nó ảnh hưởng không ít tới sự phát triển của ngành chăn nuôi, bên cạnh đó yếu tố chủ quan có sự tham gia của con người cũng rất quan trọng, tạo điều kiện thuận lợi hoặc bất lợi cho nhiều căn bệnh phát triển, có khi thành ổ dịch gây thiệt hại lớn đến số lượng của đàn vật nuôi
Từ năm 2003, chăn nuôi luôn phải đối mặt với tình hình dịch bệnh, điển hình là dịch bệnh cúm gia cầm và dịch tai xanh ở lợn Dịch cúm trên ra cầm đã xẩy ra trên 57/64 tỉnh thành gây thiệt hại nặng nề trong sản xuất cũng như ảnh hưởng lớn đến thị trường tiêu dùng, giai đoạn 2003-2008 Việt nam phải chi 236 triệu USD trong việc phòng chống cúm gia cầm Đến nay chúng ta vẫn chưa ngăn chặn và khống chế được dịch bệnh (Vũ Trọng Bình, Đào Đức Huấn, Nguyễn Mạnh Cường, 2014) Đối với dịch tai xanh, từ năm 2007 đến nay dịch bệnh xẩy ra trên 38 tỉnh thành, năm nào cũng có dịch bệnh xẩy ra, hiện nay chưa có một con số nào thống kê được tổng số ngân sách mà nhà nước phải bỏ ra để hỗ trợ dịch bệnh, nhưng hậu quả của nó thì được thể hiện rất rõ Năm 2007, dịch bệnh đã xẩy ra trên 13.355 hộ gia đình (trên 14 tỉnh, thành) với gần 30.000 đầu lợn bị tiêu hủy, đến năm 2008, dịch bệnh đã xẩy ra trên 28 tỉnh, thành, số lợn bị tiêu hủy cao gấp 10 lần năm 2007 (Vũ Trọng Bình, Đào Đức Huấn, Nguyễn Mạnh Cường , 2014)
Cùng với sự phát triển về quy mô, tình hình dịch bệnh trong chăn nuôi xẩy ra càng nhiều, lây lan nhanh, khó kiểm soát, mức độ thiệt hại mà dịch bệnh gây ra cho ngành chăn nuôi ngày càng lớn Đó là những thách thức rất lớn mà chúng ta phải đối mặt trong giai đoạn tới
2.2.3 Công tác quản lý, xử lý chất thải chăn nuôi ở Việt Nam
Hiện nay ở nước ta, phương thức chăn nuôi nông hộ vẫn chiếm tỷ lệ lớn
Vì vậy, việc xử lý và quản lý chất thải vật nuôi ở nước ta gặp nhiều khó khăn Những năm qua, chất thải vật nuôi trong nông hộ được xử lý bằng 3 biện pháp chủ yếu sau đây:
- Chất thải vật nuôi thải trực tiếp ra kênh mương và trực tiếp xuống ao, hồ;
- Chất thải được ủ làm phân bón cho cây trồng;
- Chất thải chăn nuôi được xử lý bằng công nghệ khí sinh học (biogas) Bên cạnh đó còn có một số phương pháp khác, nhưng chưa được nhân rộng như xử lý chất thải bằng sinh vật thủy sinh (cây muỗi nước, bèo lục bình ), xử lý bằng hồ sinh học
Theo Cục Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, năm 2014, cả nước hiện có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung quy mô lớn Ngoài sản phẩm trứng, thịt, sữa mang lại giá trị kinh tế cao cho bà con thì các hoạt động sản xuất chăn nuôi của bà con còn gây phát thải lượng chất thải lớn Theo tính toán của Viện Môi trường Nông nghiệp, hoạt động chăn nuôi của bà con mỗi năm gây phát sinh trên 85 triệu tấn chất thải rắn (phân, lông, da) và hàng trăm triệu tấn nước thải (nước tiểu, nước rửa chuồng) Mặc dù có lượng phát sinh chất thải lớn nhưng mới chỉ có 8,7% hộ chăn nuôi có sử dụng hầm khí sinh học, tổng lượng chất thải rắn chăn nuôi được xử lý chiếm chưa đầy 10% Kết quả khảo sát của Viện Môi trường Nông nghiệp cũng cho thấy chỉ có 10% chuồng trại chăn nuôi của bà con đạt yêu cầu về vệ sinh và chỉ 0,6% số hộ chăn nuôi có cam kết bảo vệ môi trường và còn nhiều hộ, ước tính trên 40% không áp dụng bất kỳ hình thức hoặc phương pháp xử lý chất thải nào trong chăn nuôi
Bảng 2.4 Thực trạng quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi
Quy mô, phương thức chăn nuôi
Trang trại Nông hộ CN đa con Thâm canh Bán thâm canh Thời vụ
Có đánh giá tác động môi trường 1.047 2,8
Có xử lý chất thải kiên cố/bán kiên cố
Có xử lý chất thải truyền thống
(ủ, bán, nuôi cá, tưới cây)
Nguồn: Báo cáo công tác BVMT trong chăn nuôi (2012
Do nhiều nguyên nhân khiến công tác bảo vệ môi trường trong hoạt động chăn nuôi vẫn còn nhiều mặt tiêu cực, tình trạng gây ô nhiễm môi trường của một số cơ sở chăn nuôi lớn và chăn nuôi trong khu dân cư vẫn chưa được khắc phục triệt để và có chiều hướng gia tăng.
Cơ sở khoa học xử lý chất thải chăn nuôi chống ô nhiễm môi trường
2.3.1 Chất thải rắn và lỏng
Là những thành phần từ thức ăn, nước uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ được và thải ra ngoài cơ thể Trong phân chứa một lượng lớn các chất như Nitơ, Phốt pho, Kali, Kẽm, Đồng Các khoáng chất dư thừa cơ thể không sử dụng như P2O5, K2O, CaO, MgO phần lớn đều xuất hiện trong phân Tùy theo loại gia súc, thức ăn, độ tuổi, khẩu phần ăn khác nhau mà lượng phân thải ra cũng sẽ khác nhau cả về khối lượng lẫn thành phần Gia súc ở những độ tuổi khác nhau có khả năng tiêu hoá và nhu cầu cơ thể khác nhau Do vậy, lượng phân thải ra trong một ngày đêm sẽ không giống nhau
Bảng 2.5 Lượng phân trung bình của gia súc trong một ngày đêm
Loại gia súc Phân kg/con.ngđ Nước tiểu kg/con.ngđ
Nguồn: Lăng Ngọc Huỳnh (2001) Thành phần hóa học của phân phụ thuộc nhiều vào dinh dưỡng, tình trạng sức khỏe, cách nuôi dưỡng, chuồng trại, loại gia súc, gia cầm…
Bảng 2.6 Thành phần hóa học cơ bản của các loại phân gia súc, gia cầm
Phân loại gia súc, gia cầm Mức Nitơ (%) P2O5 (%) K2O (%) C/N
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương (2003)
Ngoài ra, trong thành phần phân gia súc nói chung và phân lợn nói riêng còn chứa các loại vi rút, vi khuẩn, trứng giun sán… và nó có thể tồn tại vài ngày đến vài tháng bên ngoài môi trường gây ô nhiễm đất, nước đồng thời còn gây hại cho sức khỏe của con người và vật nuôi Theo quan trắc và kiểm soát ô nhiễm môi trường nước của Lê Trình đã thống kê các loại vi khuẩn gây bệnh trong phân gia súc, gia cầm như sau:
Bảng 2.7 Các loại vi khuẩn, ký sinh trùng có trong phân gia súc và điều kiện tiêu diệt
Tên vi trùng, ký sinh trùng
Khả năng gây bệnh Điều kiện tiêu diệt Nhiệt độ ( o C) Thời gian (phút)
Salmonella paratyphi Phó thương hàn 55 30
Escherichia coli Viêm dạ dày, ruột 55 60
Polio virus Hominis Giun tóc 55 10
Xác súc vật chết do bệnh luôn là nguồn gây ô nhiễm chính cần phải được xử lý để nhằm tránh lây lan cho con người và vật nuôi
* Thức ăn thừa, vật liệu lót chuồng và các vật chất khác Loại chất này có thành phần đa dạng gồm: Cám, bột ngũ cốc, bột tôm, bột cá, các khoáng chất bổ sung, rau xanh, các loại kháng sinh, rơm rạ,…
Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm nước thải của gia súc, nước vệ sinh gia súc, chuồng trại Đây là một nguồn chất thải ô nhiễm nặng Mức độ ô nhiễm chất thải chăn nuôi khác nhau tùy theo cách thức làm vệ sinh chuồng trại khác nhau (Có hốt phân hay không hốt phân trước khi tắm rửa, số lần tắm rửa cho gia súc và vệ sinh chuồng trại trong một ngày…) Nước thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại như nước thải từ các ngành công nghiệp khác (Axít, kiềm, kim loại nặng, chất ôxy hóa, hóa chất công nghiệp,…) nhưng chứa nhiều vi khuẩn, ấu trùng, giun sán có nguy cơ gây ra nhiều ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ con người Trong nước thải, chất hữu cơ chiếm 70 – 80% gồm cellulose, protit, axít amin, chất béo, hydrat cacbon Các chất vô cơ chiếm 20 – 30% gồm cát, đất, muối, urê, amonium (Phạm Thị Ngọc Lan, 2001)
* Mùi hôi chuồng nuôi là do hỗn hợp khí được tạo ra từ quá trình lên men phân hủy phân, nước tiểu gia súc, thức ăn dư thừa…Cường độ của mùi phụ thuộc mức độ thông thoáng của chuồng nuôi, tình trạng vệ sinh, mật độ nuôi, điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm Thành phần các chất khí trong chuồng nuôi cũng biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy các chất hữu cơ, thành phần thức ăn, hệ thống vi sinh vật và sức khỏe của vật nuôi
* Sự hình thành khí chuồng nuôi NH 3 và H 2 S được hình thành chủ yếu từ quá trình phân hủy của phân do các vi sinh vật gây mùi hôi, ngoài ra NH3 còn được sinh ra từ sự phân giải urê từ nước tiểu Thành phần các khí trong chuồng nuôi biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy chất thải hữu cơ, tùy theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của vật nuôi Khí sinh ra chủ yếu là NH3, H2S, CH4 và CO2 Theo Phạm Thị Ngọc Lan, trong từ 3 – 5 ngày đầu, mùi hôi sinh ra rất ít do vi sinh vật chưa phát triển mạnh Nhóm –NH 2 của amin được tách ra để hình thành NH3
Axít hữu cơ mạch ngắn
Quá trình phân giải urê:
(NH 4 ) 4 CO 3 ít bền vững nên dễ bị phân hủy tiếp
* Phân loại khí chuồng nuôi Theo Trương Thanh Cảnh, các khí sinh ra từ chăn nuôi được chia thành các nhóm sau:
+ Nhóm các khí kích thích: Những khí này có tác hại gây tổn thương đường hô hấp và phổi, đặc biệt là gây tổn thương niêm mạc của đường hô hấp Nhất là NH3 gây nên hiện tượng kích thích thị giác, làm giảm thị lực
+ Nhóm các khí gây ngạt: Các chất khí gây ngạt đơn giản (CO 2 và CH 4 ): Những chất khí này trơ về mặt sinh lý Đối với thực vật, CO2 có ảnh hưởng tốt, tăng cường khả năng quang hợp Nồng độ CH4 trong không khí từ 45% trở lên gây ngạt thở do thiếu ôxy Khi hít phải khí này có thể gặp các triệu chứng nhiễm độc như: Co giật, ngạt, viêm phổi
Các chất khí gây ngạt hóa học (CO): Là những chất khí gây ngạt bởi chúng liên kết với Hemoglobin của hồng cầu máu làm ngăn cản quá trình thu nhận hoặc quá trình sử dụng ôxy của các mô bào
Nhóm các khí gây mê: Những chất khí (Hydrocacbon) có ảnh hưởng nhỏ hoặc không gây ảnh hưởng tới phổi nhưng khi được hấp thu vào máu thì có tác dụng như dược phẩm gây mê
Nhóm các chất khí khác: Những chất khí này bao gồm các nguyên tố và chất độc dạng dễ bay hơi Chúng có nhiều tác dụng độc khác nhau khi hấp phụ vào cơ thể chẳng hạn như khí phenol ở nồng độ cấp tính.
Các biện pháp xử lý chất thải ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm
2.4.1 Biện pháp ủ sinh học tạo phân hữu cơ sinh học (composting) Ủ phân compost (phân hỗn hợp, ví dụ phân nguyên phối hợp với phân xanh) là một quá trình phân huỷ hiếu khí phân, chất thải chăn nuôi có kiểm soát, được thực hiện bởi nhiều loại vi sinh vật khác nhau thuộc hai nhóm ưa ấm và chịu nhiệt, cho ra sản phẩm CO2, nước, khoáng chất và các chất hữu cơ ổn định Thông thường ủ phân compost được dùng để xử lý chất thải rắn và bán rắn như phân gia súc, phế phụ phẩm chế biến nông nghiệp, trồng trọt vv…
- Những thuận lợi và hạn chế của việc ủ phân compost Thuận lợi của việc ủ phân compost: Mục đích của phương pháp ủ phân compost nhằm ổn định chất thải chăn nuôi, quá trình sinh học của ủ phân compost sau khi diễn ra đã biến đổi các chất thải hữu cơ thành những vật chất vô cơ ít gây ô nhiễm khi đưa vào môi trường tự nhiên
Có tác dụng cải tạo đất và cung cấp dưỡng chất cho cây trồng: Các chất dinh dưỡng hiện diện trong chất thải dưới dạng các hợp chất hữu cơ cây trồng khó hấp thu Sau khi ủ compost, các chất này sẽ được biến đổi thành các hợp chất vô cơ thích hợp cho cây trồng Việc bón phân compost làm giảm quá trình rửa trôi khoáng chất.vì các chất này thường tồn tại ở dạng không hoà tan, có vai trò giữ nước làm tơi xốp đất, tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển Những hạn chế của quá trình ủ phân compost: Chất lượng của sản phẩm không ổn định để đáp ứng đầy đủ hàm lượng dinh dưỡng cần thiết của một loại phân bón Không đảm bảo được tỷ lệ vô hiệu hoá cần thiết đối với các vi sinh vật gây bệnh (không diệt được mầm bệnh là các vi khuẩn tạo nha bào)
- Các giai đoạn trong quá trình ủ phân compost
Giai đoạn chậm: là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi, chuẩn bị các điều kiện cần thiết cho quá trình sinh trưởng, phát triển
Giai đoạn tăng trưởng: nhiệt độ mẻ ủ tăng do nhiệt lượng sinh ra từ các phản ứng sinh học và đạt đến giới hạn của vi sinh vật ưa ấm (30 – 40 0 C)
Giai đoạn thermophillic hay giai đoạn nhiệt hoá: ở giai đoạn này, nhiệt độ trong mẻ ủ tăng lên đạt mức cao nhất, thích hợp cho sự hoạt động của các vi sinh vật chịu nhiệt Giai đoạn này thuận lợi cho việc cố định chất thải và vô hiệu hoá các vi sinh vật gây bệnh
Giai đoạn thuần thục hay còn gọi giai đoạn khoáng hoá: ở giai đoạn này nhiệt độ trong mẻ ủ giảm dần và đạt cân bằng với nhiệt độ môi trường Quá trình lên men thứ cấp diễn ra biến các chất hữu cơ thành mùn, đồng thời quá trình nitrat hoá cũng diễn ra biến NH 3 , NH 4 thành NO 3 do tác dụng của vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter Quá trình này diễn ra chậm do đó cần có một thời gian đủ dài để thu được sản phẩm đạt chất lượng cao Ủ phân compost thường diễn ra trong điều kiện môi trường pH trung tính Giai đoạn đầu pH của mẻ ủ có thể giảm xuống do tạo ra các axit béo, sau đó pH trở lại trung tính khi các axit béo này chuyển hoá thành CH4 và CO2
- Những dấu hiệu để nhận biết một mẻ ủ thuần thục (ủ hoan Nhiệt độ mẻ ủ sau khi tăng cao (50 – 70 0 C) sẽ giảm dần tới mức cân bằng với bên ngoài môi trường; hàm lượng các hợp chất hữu cơ giảm, xuất hiện nhiều gốc NO3 và không còn NH3; không còn mùi hôi hấp dẫn các loại côn trùng; xuất hiện nhiều xạ khuẩn Actinomyces
2.4.2 Lịch sử phát triển của công nghệ biogas
Dân số thế giới ngày càng tăng khiến cho nhu cầu tiêu thụ năng lượng cũng tăng theo nên nhu cầu về năng lượng là rất cần thiết, trong khi các nguồn năng lượng dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên và ngay cả thủy điện là có hạn khiến cho nhân loại có nguy cơ đứng trước việc thiếu năng lượng Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới là một trong những hướng quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng Và biogas là một dạng năng lượng mới được các nước rất chú trọng trong thời gian gần đây Nó không chỉ mang lại các lợi ích về kinh tế mà còn mang lại các lợi ích về xã mội và môi trường: cung cấp năng lượng, chuyển dịch cơ cấu kinh tế ở nông thôn hay bảo vệ môi trường sống
Hiện nay ở quy mô toàn cầu, biogas là nguồn năng lượng lớn Tổng sản lượng ứng dụng chiếm 9% đến 10% tổng năng lượng trên thế giới Theo tính toán, nếu tận dụng xử lý được hết nguồn phế thải toàn cầu thì hàng năm người ta có thể tạo 200 tỷ m 3 khí sinh học, tương đương 150 đến 200 triệu tấn nhiên liệu và kèm theo nó là khoảng 20 triệu tấn phân bón hữu cơ chất lượng cao Nhiều nước đã tập chung nghiên cứu triển khai, sử dụng các nguồn khí sinh học và đạt được một số thành tựu đáng kể Cụ thể:
Trung Quốc có lịch sử phát triển khí sinh học từ rất lâu, bắt đầu từ cuối thế kỷ XIX Ngay từ những năm 1978, Trung Quốc đã xây dựng được 7,5 triệu bể, hàng năm tạo ra khoảng 2,5 tỷ m 3 khí, tương đương 1,5 triệu tấn dầu mỏ Cho đến năm 1979, trên lãnh thổ Trung Quốc đã có 301 trạm phát điện nhỏ sử dụng khí Biogas, có trạm có tổng công suất lên tới 1.500kW Đến 1985, Trung Quốc đã xây dựng được 70 triệu bể và đến cuối năm 2003 là hơn 9,7 triệu hầm cho các hộ gia đình trên toàn quốc Trên 90% hầm hoạt động tốt, sản xuất ra khoảng 2.980.000 m3/năm Biogas chủ yếu được sử dụng vào mục đích đun nấu, thắp sáng và chạy các động cơ phát điện Đến giai đoạn 2006 – 2011, chính phủ nước này tiếp tục đầu tư 21,2 tỷ Nhân dân tệ để phát triển việc sử dụng khí sinh học tại các khu vực nông thôn Tính đến cuối năm 2010, 40 triệu hộ gia đình, chiếm 1/3 dân số ở khu vực nông thôn tại Trung Quốc đã được tiếp cận với khí sinh học Tại những vùng nghèo nhất của Trung Quốc, khí sinh học (biogas) và năng lượng Mặt Trời được coi là những nguồn năng lượng thân thiện với môi trường và hiệu quả hơn so với các năng lượng khác Hiện nay, mỗi năm Trung Quốc sản xuất ít nhất 16 tỷ m 3 khí sinh học, đáp ứng 13% nhu cầu tiêu thụ khí đốt tự nhiên của cả nước
Nepal là nước đã ứng dụng khí sinh học từ thập kỷ 80 và từ năm 1992 với sự hỗ trợ của Dự án SNV, Chính phủ Nepal đã xây dựng Chương trình Hỗ trợ Khí sinh học (KSH) và nhờ đó đã xây dựng thêm được rất nhiều bể KSH Từ chỗ chỉ có khoảng 2000 bể KSH vào năm 1991-1992 đến năm 2008, Nepal đã xây dựng thêm mỗi năm khoảng 16 000 đến 18 000 bể KSH Từ năm 2008 ở Népal đã có 140 000 bể KSH cho các gia đình nông dân ở 62 địa phương và phục vụ cho lợi ích thiết thực của 11000 hộ nông dân
Nepal không nuôi lợn cho nên chủ yếu chỉ dùng phân và nước tiểu của người và trâu bò Nhờ có bể KSH mà môi trường nông thôn được cải thiện một cách rõ rệt Chuồng trâu bò sạch sẽ , không có ruồi muỗi và không có mùi hôi thối, môi trường sống được thay đổi Nguồn phân và nước tiểu được tận dụng và được chuyển hóa thành các loại phân hữu cơ vừa có chất lượng cao, vừa an toàn, lại không có mùi hôi thối và dễ cho cây trồng hấp thu, dễ chuyển thành chất mùn làm cải thiện chất đất Đáng chú ý là nếu chăn nuôi đủ số lượng trâu bò cần thiết thì sẽ có đủ lượng KSH để chạy máy nổ nhỏ nhằm có điện thắp sáng và xem TV, nghe rađiô…
Kỹ thuật biogas được phát triển tại Việt Nam từ năm 1960 Sau ngày thống nhất đất nước (1975) cho đến năm 1990, kỹ thuật này được xem là một trong những ưu tiên hàng đầu của đất nước trong chương trình nghiên cứu tìm nguồn năng lượng mới và năng lượng tái tạo trong khuôn khổ chương trình, rất nhiều nguyên cứu đã được thực hiện, tập trung vào công nghệ biogas Các đơn vị tham gia vào chương trình phát triển biogas bao gồm Viện Năng Lượng, Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Bách Khoa TpHCM, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, Đại Học cần Thơ, các Sở Khoa học, Công Nghệ và Môi trường địa phương
Từ năm 1992, trong chương trình dự án của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn với sự hổ trợ của các tổ chức như FAO, SAREC, SIDA và Viện chăn nuôn nông nghiệp Quốc gia, trường Đại học Nông Lâm TpHCM đã phát triển mô hình hầm ủ biogas dạng túi Với ưu thế chi phí đầu tư thấp, kỹ thuật lắp đặt và vận hành đơn giản, kỹ thuật này đã nhanh chóng được chấp nhận và nhân rộng bởi Hội Làm vường Việt Nam và các tổ chức cá nhân khác
Hiện nay trên địa bàn cả nước có khoảng 500.000 hầm phân hủy biogas, có quy mô dưới 10m3 của các hộ gia đình nông dân Riêng chương trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam, do Chính phủ Hà Lan tài trợ, tính đến năm 2011 đã xây được 15.678 hầm biogas Ước tính chỉ có chưa đến 100 hầm biogas thương mại, với dung tích khoàng 100-200m 3 tại các trang trại nuôi lợn Tuy nhiên, toàn quốc có tới 17.000 trang trại lợn, nghĩa là mới đạt 0,3% trang trại có hầm biogas Về công nghệ, hầu hết các hầm ủ nhỏ là loại hầm vòm cố định xây bằng gạch hoặc đúc sẵn bằng composite tại các cơ sở chuyên nghiệp… Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có nhà máy sản xuất điện biogas nào được hòa lưới điện quốc gia
Những vấn đề cơ bản về Biogas
2.5.1 Khái niệm a) Khái niệm về biogas
Biogas là sản phẩm khí của quá trình lên men kị khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất vô cơ đơn giản trong đó có sản phẩm chính mà chúng ta cần là khí metan Khí này có thể sử dụng như là một loại nhiên liệu dùng để sinh nhiệt, thành phần chủ yếu của biogas gồm: CH 4 (40 - 70%), CO 2 (35
- 40%) và các khí khác với hàm lượng thấp như H2S, H2, O2, N2
Khí CH4 sinh ra của biogas là một chất khí rất có ích cho cuộc sống của con người và góp phần vào việc giải quyết triệt để vấn đề môi trường, đặc biệt là trong ngành chăn nuôi Có thể nói công nghệ này mang lại rất nhiều lợi ích, góp phần rất lớn trong việc phát triển kinh tế đất nước và đặc biệt là những nước đang phát triển như nước ta hiện nay Đối với nước ta, công nghệ này mới được phát triển cách đây không lâu nhưng những sản phẩm của công nghệ này được ứng dụng rất nhiều vào các mục đích khác nhau và mang lại rất nhiều kết quả không chỉ về mặt kinh tế mà còn về mặt xã hội và môi trường b) Thành phần
Biogas là một hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa khoảng
700 0 C ( đối với dầu DO, khoảng 350 0 C; đối với xăng gas và propane khoảng
50 0 C) Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng biogas khoảng 870 0 C
Thành phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lượng hơi nước khoảng 30-160 g/m 3 ; hàm lượng H2S 4-6 g/m 3 Giá trị năng lượng khoảng 5,96 kWh/m 3 và tỷ trọng 0,94 kg/m 3 Lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy của biogas khoảng 5,7 m 3 không khí/ m 3 biogas, với tốc độ cháy khoảng 40cm/s
Quá trình phân hủy diễn ra càng lâu, nồng độ metan và giá trị năng lượng càng cao Khi thời gian lưu ngắn, hàm lượng metan sẽ giảm xuống 50%, khi đó biogas không còn khả năng cháy nữa vì vậy, lượng biogas sinh ra sau 4-5 ngày đầu tiên sẽ được xả bỏ Hàm lượng khí CH4 trong biohas phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng thấp, hàm lượng CH 4 trong biogas càng cao, nhưng lưu lượng biogas sinh ra thì ngược lại Hàm lượng CH4 sinh ra đối với từng loại chất thải điển hình được liệt kê như sau:
- Chất thải của trâu, bò: 65%
- Chất thải của gia cầm: 60%
Lượng khí sinh ra được xác định bằng (Nm 3 ) biogas hoặc (Nm 3 ) CH 4 Việc xác định theo (Nm 3 ) biogas sẽ nhanh hơn, nhưng không chính xác bằng phương pháp xác định theo (Nm 3 ) CH 4
Qua đó giá trị năng lượng của 1 m 3 biogas chứa 62% CH4 khoảng 22MJ, tương ứng với năng lượng điện khoảng 6kWh Về hệ số tỷ lượng cháy, nhu cầu không khí cho quá trình cháy khoảng 9,6 m 3 không khí/ m 3 CH4, tức khoảng 5,75 m 3 không khí/ m 3 biogas
Bảng 2.8 Trình bày thành phần và một số tính chất cơ bản của biogas
Thông số Đơn vị CH4 CO2 H2 H2S
Hỗn Hợp Khí Biogas ( 60% CH4
Giá trị lưới năng lượng (n.c.v) kJ/Nm 3 35.800 - 10.800 22.800 21.500
Giới hạn cháy nổ %V 8-10 - 4-80 4 – 4,5 6 – 12 Điểm bốc cháy 0 C 650-750 - 585 - 650 – 750
Hệ số tỷ trọng với không khí 0,55 2,5 0,07 1,2 0,83
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age International Publisher (2006) c) Tính chất của khí sinh học
KSH là một khí ướt vì nó chứa hơi nước bão hoà bay hơi từ dung dịch phân giải Hơi nước sẽ ngưng tụ trong đường ống và cần được loại bỏ Vì thành phần của KSH thay đổi, nên các tính chất của nó cũng thay đổi, người ta thường lấy tỉ lệ phổ biến của khí metan là 60% KSH với 60% metan, 40% cacbonic có khối lượng riêng là 1,2196 kg/m 3 và tỷ trọng so với không khí là 0,94 Như vậy KSH nhẹ hơn nước, nhiệt trị của KSH chủ yếu được xác định bằng hàm lượng metan trong thành phần của nó Với hàm lượng metan 60% thì KSH có nhiệt trị là 5.146 Kcal/m 3
Giải quyết vấn đề chất đốt và mang lại lợi ích xã hội
Việc phát triển khí sinh học là một bước tiến quan trọng để tiến tới giải quyết vấn đề thiếu chất đốt ở nông thôn, đó là mối quan tâm của cộng đồng dân cư nông thôn Sử dụng biogas, một chất đốt thu được từ các nguồn sinh vật dồi dào trong tự nhiên, là một nguồn nhiên liệu thay thế cho các nhiên liệu rắn như than và củi đã mang lại một sự thay đổi cơ bản trong lịch sử chất đốt với các vùng nông thôn Đó là một sáng tạo kĩ thuật quan trọng không chỉ giải quyết vấn đề năng lượng cho nông dân và các cư dân nông thôn mà còn tiết kiệm được một khối lượng lớn nhiên liệu cho quốc gia Nó đã đóng vai trò to lớn trong việc kích thích sản xuất công – nông nghiệp và còn tạo nên một sự hợp tác trong nông thôn
Phát triển biogas còn góp phần giải quyết một số vấn đề nảy sinh khác do thiếu chất đốt Bã thải biogas có thể đưa ra cánh đồng làm phân bón cải thiện đất trồng trọt và cho phép đẩy mạnh thâm canh nông nghiệp Rơm rạ làm chất đốt có thể dùng làm thức ăn khô cho gia súc Một lượng lớn lao động trước đây dùng để kiếm củi và vận chuyển than có thể đưa vào sản xuất nông nghiệp Việc giảm nhu cầu củi trong đun nấu góp phần làm giảm nạn phá rừng và làm tăng diện tích rừng Tiền để mua than và nhiên liệu rắn khác có thể tiết kiệm được và giảm gánh nặng tài chính cho người nông dân Số lượng than lớn mà nhà nước cấp cho nông thôn và chi phí khổng lồ cho việc vận chuyển cũng sẽ tiết kiệm được để đưa vào đầu tư xây dựng các lĩnh vực khác Sau khi xây dựng biogas, người phụ nữ nông thôn cũng được giải phóng khỏi các công việc vặt trong gia đình và tham gia vào sản xuất nông nghiệp nhiều hơn vì khi sử dụng gas để nấu bếp thì sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian hơn là bằng củi vì nhiệt năng mà gas sinh ra là cao hơn Sử dụng biogas hiệu quả cũng là một cách để tiết kiệm điện năng và tiền bạc vì có thể sử dụng khí biogas để chạy các loại đèn thắp sáng hay các loại máy phát điện sử dụng nhiên liệu khí này
Kích thích sản xuất nông nghiệp
Phát triển biogas là con đường quan trọng để kích thích sản xuất nông nghiệp, biogas làm tăng đáng kể số lượng và chất lượng phân hữu cơ, phân người và súc vật, rơm rạ và chất thải thực vật, các loại lá cây đều có thể trở thành phân bón sau lên men của quá trình phân hủy ở những hầm biogas đậy kín không khí Thay vì trước kia sau khi thu hoạch có thể mang rơm về nhà làm chất đốt thì bây giờ rơm được ủ trực tiếp ngoài đồng làm phân bón hay đem về nhà ủ trong hầm biogas vừa lấy được khí gas sử dụng vừa có phân để bón cho đồng ruộng vì thành phần các chất hữu cơ trong bã thải tăng lên rất nhiều, thành phần nito chuyển thành amoniac dễ hấp thụ hơn với cây trồng, như vậy cải thiện được phân bón Theo kết quả nghiên cứu của các viện nông nghiệp thì thành phần amoniac của phân hữu cơ được ủ men trong 30 ngày ở một hầm biogas đã tăng lên 19.3% và thành phần photphat hữu ích tăng lên 31.8% Ủ kín phân hữu cơ này trong các hầm biogas cũng ngăn cản được sự bốc hơi và mất mát amoniac
Phân được ủ trong các hầm biogas chứng tỏ đã làm tăng năng suất nông nghiệp, theo thực nghiệm thì năng suất ngô tăng 28%, năng suất lúa tăng 10%, lúa mì 12.5%, bông tăng 24.7% Nếu dùng nước thải từ biogas để ngâm hạt giống thì số lượng hạt giống nảy mầm sẽ tăng hơn hẳn so với các hạt giống không đươc ngâm
Các thân cây, các loại cỏ dại mọc ở mặt nước, lá cây và các chất thải khác đều là vật liệu tốt để đưa vào hầm biogas Người nông dân có thể tích trữ được loại vật liệu này bất cứ lúc nào để đưa vào hầm biogas, do vậy làm tăng nguồn phân bón cho cây trồng Các chất hữu cơ như phân động vật, các loại cây xanh sau khi phân hủy để sản xuất biogas lại trở thành một loại phân hữu cơ giàu dinh dưỡng Các nguyên tố N, P, K của nguyên liệu hầu như không bị mất đi mà chuyển hóa sang dạng mà cây có thể dễ dàng hấp thụ Ngoài ra, bã thải cả phần đặc và phần lỏng khi sử dụng để bón cho cây đều làm cho năng suất tăng Khi được bón loại phân này thì cây trồng khỏe mạnh và ít bị sâu bệnh Tác dụng của loại phân này đối với việc cải tạo đất cũng được thể hiện rõ sau hai ba năm bón liên tục Cung cấp thức ăn bổ sung cho chăn nuôi khi các chất hữu cơ phân hủy kị khí, một phần quan trọng được chuyển hóa thành các axit amin mới do quá trình tăng trưởng sinh khối của các vi khuẩn Chẳng hạn với phân trâu bò, người ta đã đo được toàn bộ các axit amin đã tăng 230% sau khi phân hủy Để sử dụng được nguồn này làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, người ta thường tiến hành lấy bã thải lên, tiến hành sấy khô và đóng thành bánh, để giành cho gia súc, gia cầm sử dụng trực tiếp
Nuôi thủy sản và dùng bã thải làm thức ăn cho các thì các chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của các thực vật phù du lẫn các động vật phù du làm thức ăn cho cá Do vậy sản lượng các tăng đáng kể
Biogas góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường Phát triển chương trình biogas cũng là con đường hiệu quả để giải quyết vấn đề phân bón và cải thiện vệ sinh môi trường, tiêu chuẩn sức khỏe ở nông thôn Nó là biện pháp để thủ tiêu các chứng sán, giun và các loại kí sinh trùng khác sống trong mọi loại phân Thu gom tất cả chất thải của gia súc và con người vào hầm biogas là biện pháp giải quyết vấn đề chất thải tốt nhất Viện kí sinh trùng của nhiều nước đã công bố rằng: sau khi ủ lên men, bã thải chỉ còn rất ít trứng các kí sinh trùng, giun sán giảm bớt 95% Số lượng trứng sán, giun và kí sinh trùng gây hại khác tìm thấy có thể giảm tới 99%
Nơi nào phát triển hầm khí sinh học tốt hơn, nơi đó kiểm soát có hiệu quả các bệnh về kí sinh trùng và bệnh giun sán, vệ sinh nông thôn được triển khai tốt hơn, người làm nông nghiệp được bảo vệ, tiêu chuẩn chung về bảo vệ sức khỏe được nâng lên rõ rệt
Một số dự án đã xử lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm bằng hầm
Dự án Quản lý chất thải vật nuôi ở Đông Á (Livestock Waste Management in East Asia Project - LWMEA) do Quỹ Môi trường Toàn cầu (GEF) tài trợ thông qua Ngân hàng Thế giới Ở Việt Nam, LWMEA được giao cho Viện Chiến lược, Chính sách tài nguyên và môi trường, Bộ Tài nguyên và Môi trường thực hiện từ tháng 9 năm 2006 đến tháng 6 năm 2010
Trong khuôn khổ thực hiện Dự án, LWMEA hỗ trợ Việt Nam xây dựng các mô hình trình diễn xử lý chất thải vật nuôi bằng hầm biogas và tăng cường nâng cao nhận thức cho cộng đồng về bảo vệ môi trường ở huyện Thường Tín,
Hà Nội và huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai Ở Việt Nam, Biogas được nghiên cứu và ứng dụng từ những năm đầu của thập niên 60 Kết quả nghiên cứu đã được đưa ra thử nghiệm và bước đầu thu được nhiều thành quả đáng khích lệ, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường chăn nuôi nước ta Tuy nhiên, đây là công nghệ cao, đòi hỏi nguồn kinh phí lớn nên tỷ lệ ứng dụng trong chăn nuôi nông hộ còn rất thấp Do đó, ở nhiều nơi, bà con vẫn lựa chọn phương pháp ủ yếm khí cổ truyền Được sự hỗ trợ của Dự án LWMEA, tháng 1 năm 2008, 03 mô hình biogas (hệ thống cộng đồng, hệ thống 03 hộ gia đình và hệ thống 01 hộ gia đình) đã được triển khai xây dựng tại thôn Tử Dương, xã Tô Hiệu, huyện Thường tín,
TP Hà Nội Các mô hình xử lý được lựa chọn dựa trên quy mô trang trại chăn nuôi Với quy mô chăn nuôi cộng đồng, hệ thống xử lý được xây dựng 06 hầm biogas cỡ trung bình, dung tích mỗi hầm 65 m 3 , được xây dựng theo kiểu cải tiến của Đài Loan; hệ thống 03 hộ gia đình, xây dựng 01 hầm biogas cỡ lớn, dung tích 280 m 3 , theo kiểu hồ yếm khí (Covered lagoon); hệ thống 01 hộ gia đình, xây dựng 01 hầm cỡ nhỏ 15m 3 , theo mô hình biogas hình tròn cho hộ gia đình nhỏ Đến tháng 12 năm 2008, các hệ thống công trình đã hoàn thiện và đi vào hoạt động Bên cạnh việc cải thiện môi trường cho thôn Tử Dương, các hệ thống còn cung cấp gas phục vụ sinh hoạt cho các hộ gia đình Quan trọng là 03 hệ thống này đã giải quyết được mùi hôi thối từ chất thải của các hộ chăn nuôi giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho thôn Tử Dương
Xử lý chất chất thải vật nuôi bằng hầm biogas được tiến hành qua hai giai đoạn: giai đoạn xử lý yếm khí và giai đoạn xử lý hiếu khí Ở giai đoạn xử lý yếm khí: từ trại chăn nuôi, toàn bộ chất hữu cơ trong phân lợn được xả thải vào hầm biogas, ở đây chất thải được xử lý yếm khí, tạo ra khí NH4, CO2, H2O và các chất khoáng NH3, C2O5, N2, K2O, v.v… Theo tính toán, giai đoạn này đã làm giảm hàm lượng BOD, COD xuống 80-90%, chuyển 85-90% hàm lượng các chất hữu cơ trong chất thải thành các chất vô cơ dễ tiêu, chúng được tận dụng làm phân bón cho các loại cây hoa màu Ngoài ra, còn tạo ra gas để đun nấu và thắp sáng
Giai đoạn xử lý hiếu khí: phần chất thải dư thừa sau khi chưa được xử lý triệt để ở giai đoạn xử lý yếm khí được đưa ra ngoài ao, hồ Ở đây, chúng được xử lý hiếu khí, lúc này trứng giun chìm xuống đáy và hầu hết các vi trùng gây bệnh cho người và gia súc bị tiêu diệt (có thể đến 99,6%) Nước sau xử lý có thể dùng cho ao cá, tưới tiêu cho cây trồng, v.v…
Sau một thời gian vận hành thử nghiệm, toàn bộ 03 hệ thống hầm biogas đều vận hành tốt, ổn định Ngày 26/5/2009, Ban quản lý Dự án LWMEA đã bàn giao các hệ thống này cho thôn Tử Dương, xã Tô Hiệu, huyện Thường Tín để sử dụng, quản lý Đồng thời tăng vai trò, trách nhiệm của địa phương về việc sử dụng, quản lý và duy trì hoạt động của các hệ thống này
Trên cơ sở những thành công đã đạt được qua thí điểm trên địa bàn Hà Nội Trong thời gian tới, Dự án sẽ tiếp tục triển khai xây dựng 01 mô hình ở Thanh Oai, Hà Nội; 04 mô hình ở huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai; và một số mô hình ở Sơn Tây, Hà Nội nhằm hoàn thiện và nhân rộng công nghệ xử lý chất thải vật nuôi bằng hầm biogas đến người dân trong cả nước.