Khảo sát tình hình sử dụng hầm ủ biogas tại xã An Phú huyện Củ Chi - TPHCM và đưa ra giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm ủ biogas

Khảo sát tình hình sử dụng hầm ủ biogas tại xã An Phú huyện Củ Chi - TPHCM và đưa ra giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm ủ biogas

KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS TẠI XÃ AN PHÚ HUYỆN CỦ CHI - TPHCM VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ

DỤNG HẦM Ủ BIOGAS  

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.S Lê Thị Vu Lan SVTH : Trần Tấn Định

LỚP : 09HMT2 MSSV : 09B1080016

NỘI DUNG CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BIOGAS

CHƯƠNG III : TỔNG QUAN VỀ XÃ AN PHÚ - HUYỆN CỦ CHI

CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG

CHƯƠNG V : ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO

HIỆU QUẢ HẨM Ủ BIOGAS

CHƯƠNG VI : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Tính cấp thiết của đề tài

công nghệ khí sinh học là một giải pháp chủ yếu

để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường, cung cấp nguồn chất đốt, tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả ở các vùng nông thôn.

Thành phố Hồ Chi Minh, có số đàn gia súc lớn nhất thành phố, trong đó xã An Phú được đánh giá là xã có đàn gia súc lớn nhất huyện với

15263 con heo, 2326 con bò Vì thế việc quản lý chất thải từ gia súc cần một tổng hợp các biện pháp kỹ thuật, giáo dục, chính sách môi trường

và chính sách kinh tế.

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

• Trong đó, xây dựng hệ thống biogas là một giải pháp xử

lý chất thải từ chăn nuôi tốt nhất và hiệu quả nhất Tuy nhiên trong quá trình xây dựng và phát triển hệ thống biogas đã gặp phải không ít khó khăn nên tốc độ mở rộng quy mô còn chậm.

• Để mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng mô hình biogas

có hiệu quả thì công việc nghiên cứu về biogas là rất

quan trọng Vì vậy đề tài luận văn Khảo sát tình hình

sử dụng hầm ủ biogas tại xã An Phú, huyện Củ Chi, TP.HCM và đưa ra giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả

sử dụng hầm ủ biogas trong sản xuất trong nông

nghiệp là rất cần thiết.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BIOGAS

2.1 Tổng quan công nghệ biogas trong nông nghiệp

2.1.1 Đặc tính chung của nguyên liệu

•Biogas ( khí sinh học) là một loại khí được sinh ra khi chất thải động vật và các chất hữu cơ ( phụ phẩm nông nghiệp) bị lên men trong điều kiện kỵ khí Vi sinh vật phân hủy các chất tổng hợp và khí được sinh ra Biogas là một hỗn hợp bao gồm metan, cacbon dioxit, nitơ, hydro sunfua…

•Chất thải của động vật ( phân, nước tiểu) trong chăn nuôi nông nghiệp là nguồn nguyên liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hóa sinh học để tạo biogas Khối lượng chất thải phát sinh có sự khác nhau, tùy theo từng loại gia súc, gia cầm, điều kiện chăn nuôi, đặc điểm chuồng trại và đặc điểm ngành của từng quốc gia.

2.1.2 Nguyên lý của quá trình chuyển hóa.

• Về nguyên tắc, khi một lượng sinh khối được lưu giữ trong hầm kín vài ngày sẽ chuyển hóa và sản sinh ra một hợp chất dạnh khí – khí sinh học ( biogas), có khả năng cháy được với thành phần chính là metan và cacbon dioxide, trong đó thành phần metan chiếm khoảng trên 50% Quá trình này được gọi là quá trình lên men kỵ khí hoặc quá trình sản xuất khí metan sinh học

• Quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra qua 3 giai đoạn chính:

 Giai đoạn thủy phân

 Giai đoạn hình thành axit

 Giai đoạn lên men metan

• Các giai đoạn này được thực hiện bởi 2 loại vi khuẩn – vi khuẩn axit hóa và

vi khuẩn metan hóa Chu trình chuyển chất thải hữu cơ thành biogas qua các phản ứng phức tạp, về cơ bản có thể chia thành 2 pha chính:

 Pha 1 – pha axit: Bao gồm giai đoạn thủy phân và giai đoạn tạo axit liên kết với nhau, trong đó các chất thải hữu cơ sẽ chuyển hóa phần lớn thành acetate

 Pha II – pha metan: Là giai đoạn 3 trở lên, trong đó khí

CH4 và CO2 được tạo thành.

2.1.3 Thành phần, tính chất biogas

Biogas là một hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa khoảng 7000C ( đối với dầu DO, khoảng 3500C; đối với xăng gas và propane khoảng 500C) Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng biogas khoảng 8700C.

Thành phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lượng hơi nước khoảng 30-160 g/m3; hàm lượng H2S 4-6 g/m3

2.1.4 Các yếu tố hóa lý ảnh hưởng đến quá trình phân hủy

sinh học

Quá trình chuyển hóa các thành phần hữu cơ tạo biogas được thực hiện bởi các nhóm VSV Các VSV này sử dụng một số enzym để làm chất xúc tác cho phản ứng sinh học Hoạt động của các enzym này đòi hỏi các điều kiện hóa lý riêng ( hay còn goại là điều kiện môi trường) nhằm tối ưu hóa quá trình chuyển hóa sinh học Các yếu tố hóa lý quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng sinh khối bao gồm nhiệt độ, pH, tỷ lệ C/N, điều kiện dinh dưỡng, yếu tố gây độc của các thành phần dạng vết, tốc độ oxy hóa khử của cơ chất, thành phần độ ẩm, thời gian lưu trong hầm

2.2 Một số kiểu hầm biogas ở Việt Nam

 Hầm xây KT1: Hầm kiểu KT1 được ứng dụng tại những

vùng có nền đất tốt, mực nước ngầm thấp, có thể đào sâu

và diện tích mặt bằng hẹp.

 Hầm xây KT2: Hầm Kiểu KT2 phù hợp với những vùng có nền đất yếu,

mực nước ngầm cao, khó đào sâu và diện tích mặt bằng rộng

 Hầm ủ nắp vòm cố định TG-BP ( hầm kiểu Thái - Đức)

 Túi Biogas

Loại nầy có ưu điểm là vốn đầu tư thấp phù hợp với mức thu nhập của bà con nông dân hiện nay Tuổi thọ của túi ủ tùy thuộc vào thời gian lão hóa của nguyên liệu làm túi Nhược điểm của loại túi ủ là rất dễ hư hỏng do sự phá hoại của chuột, gia súc, gia cầm.

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ XÃ AN PHÚ - HUYỆN CỦ CHI

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

3.1 Điều kiện tự nhiên – xã hội

3.1 Vị trí địa lý

Xã An Phú nằm cách trung tâm huyện Củ Chi khoảng 22 km

về phía Đông Bắc, có tổng diện tích tự nhiên là 2.432,37 ha, được chia thành 6 ấp, bao gồm Ấp An Bình, An Hòa, Xóm Thuốc, Xóm Chùa, Phú Trung, Phú Bình ( thuộc vùng triền và vùng trũng) Ranh giới hành chính của xã được xác định như sau:

• Phía Đông giáp xã An Tây huyện Bến Cát tỉnh Bình Dương.

• Phía Tây giáp Xã Phú Hòa Đông

• Phía Bắc giáp sông Sài Gòn ( bên kia sông là xã Thanh Tuyền, huyện Dầu Tiếng tỉnh Bình Dương).

• Phía Nam giáp xã An Nhơn Tây.

3.2 Địa hình

An Phú nói riêng và Củ Chi nói chung nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền nâng Nam Trung Bộ và miền sụt Tây Nam Bộ Nơi tập trung dân cư tại trung tâm xã là nơi cao nhất, thấp nhất dần về các hướng Hướng thấp nhất là hướng Nam, với chênh lệch độ cao gần 2.2m Địa hình xã An Phú quan hệ chặt chẽ đến việc phân bố dân cư các cấp

3.3 Khí hậu

Xã An Phú nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mang tính chất cận xích đạo, khí hậu 2 mùa rõ rệt Khu vực xã An Phú có nhiệt độ cao, ổn định lượng mưa tương đối lớn và phân bố theo mùa

3.4 Nhiệt độ

Không có sự phân hóa đáng kể theo mùa về nhiệt độ Theo số liệu thống

kê nhiệt độ bình quân qua các năm tại Củ chi thì nhiệt độ trung bình của xã

là 260C, nhiệt độ thấp nhất là 240C

3.5 Dân số và lao động

Xã An Phú có tổng số nhân khẩu là 9.480 với 2483 hộ, trong đó số

hộ nông-lâm nghiệp, thủy sản là 950 hộ Số hộ trong tuổi lao động là 5.803 người, chiếm 61,7% tổng nhân khẩu, mật độ dân số bình quân 425 người/km2

Lao động nông nghiệp chiếm 70% lao động toàn xã, còn lại là lao động trong lĩnh vực tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ, thương mại và công chức viên chức nhà nước

3.6 Chăn nuôi – thủy sản

Thủy sản: Mặc dù có điều kiện về nguốn nước sông Sài Gòn, tuy nhiên diện tích nuôi trồng thủy sản không lớn ( 5.65 ha), chủ yếu nuôi cá thương phẩm các loại Trong xã phát triển một số mô hình nuôi ươm cá cảnh

để cung cấp cá giống cho thành phố

Chăn nuôi: Tốc độ chăn nuôi của xã phát triển mạnh Thông qua số liệu tổng đàn từ năm 2006 đến năm 2009 nhận thấy tình hình chăn nuôi heo

và bò của xã tăng nhanh qua các năm

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG

HẦM Ủ BIOGAS TẠI XÃ AN PHÚ, HUYỆN CỦ CHI

Đề tài được thực hiện thông qua việc phỏng vấn 65/105 hộ chăn nuôi có xây dựng hầm ủ biogas trong tổng số 504 hộ căn nuôi, lấy đều trong 6 ấp, cụ thể:

4.1 Kết quả khảo sát tình hình lắp đặt hầm ủ biogas của xã An Phú

4.1.1 Kết quả khảo sát đàn gia súc trên địa bàn xã

Tổng số hộ được điều tra là 65 hộ Tổng số lượng heo là 627 con, số lượng bò

là 172 con Kết quả như sau:

Chăn nuôi heo Chăn nuôi bò Chăn nuôi heo và bò

Số hộ chăn

nuôi/65 hộ

(hộ)

Số lượng (heo sữa, heo đực, heo nái…) (con)

Số hộ chăn nuôi/65

hộ (hộ)

Số lượng (bò sữa, bò ta) (con)

Số hộ chăn nuôi/65

hộ (hộ)

Số lượng (con)

Heo: 36

Loài vật

Lượng chất thải trung bình

Lượng phân( kg phân/con.ngày)

Lượng nước tiểu(lít nước tiểu/con.ngày)

Lượng chất thải trung bình ngày của gia súc

4.1.2 Kênh thông tin mà người nông dân biết đến biogas

4.1.4 Các kiểu công trình biogas trên địa bàn

Kiểu hầm Hầm chữ nhật l Chi phí xây dựng

( đồng/m3)

Chi phí bảo dưỡng

( đồng/m3)Hầm Thái – Đức 1.380.000 7.500

4.2 Kết quả khảo sát tình hình sử dụng biogas

4.2.1 Mục đích sử dụng khí gas

• Tất cả 65 hộ được đều tra, đều sử dụng biogas làm chất đốt

mà không sử dụng cho mục đích khác Trước kia có vài hộ cho biết đã sử dụng gas cho thắp sáng nhưng chỉ trong thời gian ngắn các bóng đèn đều bị vỡ do quá nóng Cũng không

có hộ nào dùng gas để chạy máy phát điện Nguyên nhân là

do phần lớn các hộ chăn nuôi với quy mô nhỏ nên lượng gas chỉ đủ để đun nấu, không đủ chạy máy phát điện, lý do khác

là chi phí để mua máy phát điện chạy bằng biogas khá cao

mà nhu cầu không đủ để họ quyết định mua

4.2.2 Loại bếp sử dụng cho biogas

46%

23%

31%

Bếp đôi Bếp đơn

Cả hai

>180 phút/ngày

4.2.3 Thời gian nấu ăn bằng biogas

Tình hình Số hộ Tỷ lệ (%)

4.2.4 Lượng khói trong nhà bếp

Lượng khói trong nhà bếp so với trước

4.2.6 Tình hình vệ sinh của xoang nồi

Tình hình vệ sinh của xoang nồi so với trước

4.3 Đánh giá kết quả khảo sát

Túi ủ

- Chi phí đầu tư thấp

- Đào vị trí nông, thích hợp với vùng có nước ngầm cao

- Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ môi trường

- Đòi hỏi diện tích bề mặt lớn

- Chỉ phù hợp cho những hộ chăn nuôi với số lượng nhỏ.

- Dạng hình vòm cầu có diện tích xung quanh nhỏ nhưng khả năng chịu lực tốt.

- Áp lực khí ổn định, diện tích mặt bằng phù hợp.

- Có thể xây dựng dưới nền chuồng nuôi, vật liệu có sẵn tại địa phương, không tốn diện tích do tất cả các phần đều được đặt ngầm dưới đất, có thể áp dụng cho những hộ chăn nuôi

có diện tích hẹp,

- Vận hành đơn giản, thời gian sử dụng

từ 10 đến 15 năm và chi phí xây dựng hầm biogas 8 m 3 tốn khoảng 9 triệu đồng.

- Khi xây dựng cần nhiều sức lao động tại chỗ

vì khối lượng đất phải đào là lớn;

- Kỹ thuật xây dựng thiết bị là khá phức tạp, thông thường yêu cầu thợ xây phải qua huấn luyện;

- Kinh phí xây dựng cao hơn các kiểu hầm khác

áp dụng cho những hộ chăn nuôi có diện tích hẹp

- Thiết bị có dạng hình chữ nhật, hình ống nên tốn nhiều vật liệu hơn so với các thiết

bị hình vòm Đặc điểm này làm chi phí đầu tư cao.

- Khả năng chịu lực tương đối tốt.

4.4 Khó khăn và thuận lợi của người dân khi lắp đặt biogas 4.4.1 Thuận lợi

•Được sự hỗ trợ vay vốn từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, thông qua Hội Phụ nữ.

•Thông qua các lớp truyền thông, tập huấn người dân được phát tài liệu miễn phí, được tư vấn kỹ thuật và được kiểm tra chất lượng hầm khi hoàn thành.

•Trên địa bàn xã có đội xây dựng hầm biogas chuyên trách được tập huấn chuyên môn Hầm ủ được bảo hành 01 năm Trong thời gian này nếu hầm gặp sự cố sẽ được sửa chữa miễn phí.

•Diện tích xây dựng rộng rãi nên không ảnh hưởng nhiều tới đất canh tác hay trồng cây lâu năm.

•Người dân ngày càng nhận thức được lợi ích to lớn của biogas nên hầu hết người dân tự nguyện lắp đặt.

4.4.2 Khó khăn

• Hiện nay trên địa bàn xã có 01 đội xây dựng nên khi hầm gặp sự cố thì việc gọi thợ đến sửa khá khó khăn và thường thì phải đợi 03 ngày thì đội mới có mặt.

• Chi phí xây hầm ủ còn cao, thủ tục vay vốn còn gặp nhiều khó khăn, tốn nhiều thời gian.

CHƯƠNG 5 : ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM

NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HẨM Ủ BIOGAS

5.1 Giải pháp quản lý

• UBND Xã tăng cường thực hiện tốt các hoạt động tuyên truyền, tập huấn nhằm nâng cao ý thức của người dân và cộng đồng dân cư về ô nhiễm môi trường trong cuộc sống và các hoạt động sản xuất, kinh doanh.

• Tăng cường các biện pháp quản lý Nhà nước đối với việc quản lý nước thải, chất thải trong sản xuất nông nghiệp nhất

là trong lãnh vực chăn nuôi Có chính sách khuyến khích người dân chăn nuôi tập trung, sử dụng hầm biogas để xử lý chất thải.

• Hỗ trợ miễn phí về tài liệu, tổ chức tập huấn, cán bộ tư vấn kỹ thuật miễn phí Đào tạo thợ xây dựng lành nghề, đúng kỹ thuật.

Hiện tượng Các vấn đề nảy sinh Phương pháp giải quyết

Áp lực gas quá thấp hoặc

giảm nên không sử dụng

gas được

Nguyên liệu đầu vào quá ít

Bổ sung nguyên liệu theo đúng yêu cầu thể tích của bể.

Nắp của bể phân hủy bị rò rỉ

Kiểm tra, nếu thấy bong bóng nước ở trên bề mặt nước tức là có hiện tượng rò rỉ, tiến hành mở nắp

bể và trát kín sau đó đóng nắp lại.

5.2 Giải pháp kỹ thuật

5.2.1 Khắc phục sự cố hầm ủ biogas

Trong quá trình vận hành, người dân cần theo dõi hoạt động của hầm ủ

để nhanh chóng phát hiện các sự cố của hầm nhằm duy trì và đảm bảo chất lượng gas ổn định với áp lực và lượng gas đủ để phục vụ cho mục đích sinh hoạt của gia đình

Phương pháp khắc phục sự cố hầm ủ

ống dẫn khí hoặc van bị rò rỉ Dùng bọt xà phòng để kiểm tra chổ bị rò rỉ ở

van, chỗ nối ống dẫn khí.

Có cặn đóng trong ống dẫn khí của

bể phân hủy

Tháo đoạn nối giữa ống dẫn khí và đường vào

bể phân hủy sau đó dùng que mỏng hoặc bàn chải mềm để cạo chất cặn gây tắc ống.

Vòm cố định bị nứt

Đào đất xung quanh vòm rồi dùng bọt xà phòng kiểm tra chổ rỉ.

Nơi nào xuất hiện bong bóng chứng tỏ là chổ

đó bị rò rỉ Dùng bơm hoặc nạo vét hết cặn lắng

ra khỏi bể, rửa sạch bể và kiểm tra chỗ nứt bên trong vòm cố định Đập vỡ xi măng cũ xung quanh vết nứt rồi trát xi măng mới vào, gia cố

để chống thấm.

Áp lực gas bình

thường nhưng khí

thoát nhanh

Có váng đóng trên bề mặt bể phân hủy

Mở nắp bể và đổ thêm nước Dùng gậy gỗ khuấy trộn cho tới khi lới váng tan ra thì đóng nắp bể lại.

Có nhiêu chất cặn lắng bị chìm dưới đáy

Mở đường tháo ra cho tới khi các chất cặn bị đẩy ra ngoài.

Có ván đóng trên bề mặt bể thu

Dùng gậy để khuấy đảo lớp váng sau đó xúc ra ngoài

Đường ống tháo nguyên liệu

đã sử dụng bị tắc nghẽn

Dùng gậy để thông ống.

Áp lực quá lớn

ống dẫn khí bị tắc Dùng gậy để thông ống.

Khí trong bể áp lực quá lớn

Làm sạch khu vực tháo nguyên liệu đã sử dụng và đường cống thoát bằng ách nạo vét bã thải đem sử

trong 4 ngày

Áp lực khí không ổn định Nước bị ngưng tụ trong ống dẫn khí

Mở van của ngăn ngưng tụ để cho thoát nước trong ống sau đó đóng chặt van lại

Đủ áp lực nhưng gas có mùi

khó chịu và không thể cháy

được

Độ pH thấp, chứng tỏ trong hầm hàm lượng axit cao

Bổ sung vôi để trung hòa và giảm nồng độ axit

Bổ sung quá nhiều nguyên liệu Ngừng bổ sung nguyên liệu ( như

và bắt đầu cho nguyên liệu mới lại

Áp lực đủ

nhưng khí

lên ít và

không cháy

Có quá nhiều không khí

Điều chỉnh vòi hiệu chỉnh khí

Có nước đọng lại trong ống dẫn khí

Mở van của ngăn ngưng tụ để cho khô nước rồi đónh chặt lại

Ngọn lửa

cháy yếu Áp lực khí thấp

Kiểm tra ống dẫn khí có bị rò rỉ không