Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên .... Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên ..... Có rất nhiều những biện pháp để

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường

Khóa học : 2011 - 2015

Thái Nguyên - 2015

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường

Khóa học : 2011 – 2015 Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Ngọc Nông Khoa Môi trường - Trường Đại học Nông Lâm

Thái Nguyên - 2015

LỜI CẢM ƠN

Thời gian thực tập tốt nghiệp là một phần quan trọng không thể thiếu được trong chương trình đào tạo sinh viên đại học nói chung và sinh viên trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên nói riêng Đây là thời gian cần thiết

để mỗi sinh viên củng cố lại kiến thức đã học một cách hệ thống và nâng cao khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tiễn Trong thời gian thực tập ngoài sự

nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của thày giáo hướng dẫn, Ban chủ nhiệm khoa Môi trường, các thày cô giáo, gia đình cùng bạn bè trong và ngoài trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Có được kết quả như ngày hôm nay em xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn chân thành đối với các thày giáo, cô giáo trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, đặc biệt là các thày cô trong khoa Môi trường đã dạy dỗ, dìu dắt em trong suốt những năm học tập tại trường

Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn các cô chú, anh chị đang làm việc tại Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực tập tại phòng

Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thày giáo trực tiếp

hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Ngọc Nông đã ân cần chỉ bảo, tận tình hướng

dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Cuối cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới gia đình, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ em hoàn thành tốt việc học tập, nghiên cứu đề tài trong suốt thời gian vừa qua

Vì thời gian và khả năng có hạn nên khóa luận tốt nghiệp của em không tránh khỏi những hạn chế Vậy em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy

cô giáo và các bạn để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Một lần nữa em xin kính chúc toàn thể thày cô mạnh khỏe, hạnh phúc và thành đạt Chúc toàn thể cán bộ trong Phòng Tài nguyên và Môi trường công tác tốt, chúc các bạn sinh viên học tập tốt và thành công trong cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

BÙI THỊ LAN ANH

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Lượng chất thải hàng ngày của động vật và người 7

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của một số loại phân từ động vật 8

Bảng 2.3: Thành phần của KSH 9

Bảng 2.4: Sản lượng khí hàng ngày của một số loại nguyên liệu 10

Bảng 4.1: Hiện trạng sử dụng đất huyện Tân Yên năm 2014 27

Bảng 4.2: Số luợng hầm Biogas của các xã , thị trấn trong huyện 38

Bảng 4.3: Quy mô hầm Biogas ở huyện Tân Yên 41

Bảng 4.4 : Loại hầm Biogas của các hộ dân huyện Tân Yêntỉnh Bắc Giang 42

Bảng 4.5: Hình thức sử dụng khí sinh học từ hầm Biogas 43

Bảng 4.6: Hiện trạng sử dụng phụ phẩm hầm Biogas 445

Bảng 4.7: Đánh giá chất lượng hầm Biogas 48

Bảng 4.8: Hiệu quả kinh tế của các hầm Biogas tại huyện 52

Bảng 4.9: Nhận xét của người dân huyện Tân Yên về hiệu quả của hầmBiogas đối với môi trường sống xung quanh 53

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Vị trí hầm Biogas quy mô hộ gia đình 6

Hình 2.2: Mô hình hệ thống thu khí Biogas áp dụng đối với hộ gia đình riêng biệt loại hình (a) tròn và hình trụ (b) 18

Hình 2.3: Mô hình hầm Biogas xây bằng gạch trong thực tế (Ví dụ mô hình bể: Hà Lan) 18

Hình 2.4 Biogas dạng túi 21

Hình 2.5: Hầm ủ Composite 22

Hình 4.1 : Biểu đồ tỷ lệ xây dựng hầm tại huyện Tân Yên 39

Hình 4.2: Định mức lượng phân, nước tiểu hàng ngày của người và động vật 40

Hình 4.3: Biểu đồ tỷ lệ quy mô hầm ủ Biogas ở huyện Tân Yên 41

Hình 4.4 Hình thức sử dụng khí Biogas trên địa bàn huyện 445

Hình 4.5 Hình thức sử dụng phụ phẩm của các hầm ủ Biogas trên địa bàn huyện 477 Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện chất lượng hầm Biogas 49

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BNN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

BOD Lƣợng oxi cần thiết để oxi hoá các hợp chất hữu cơ

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC BẢNG ii

DANH MỤC HÌNH iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

MỤC LỤC v

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu của đề tài 2

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 3

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học 3

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn 3

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2 1 Cơ sở khoa học 4

2.1.1 Cơ sở pháp lý 4

2.1.2 Cơ sở lý luận 5

2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 12

2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 12

2.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 14

2.2.3 Một số loại hình Biogas 16

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 23

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 23

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 23

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu 23

3.2.2 Thời gian nghiên cứu 23

3.3 Nội dung nghiên cứu 23

3.3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang 23

3.3.2 Hiện trạng xây dựng và sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang 23

3.3.3 Lợi ích và đánh giá hiệu quả của hầm Biogas 23

3.3.4 Những vấn đề còn tồn tại trong việc sử dụng hầm Biogas trên địa bàn huyện 23

3.3.5 Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên 23

3.4 Phương pháp nghiên cứu 23

3.4.1 Phương pháp kế thừa 24

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu 24

3.4.3 Phương pháp điều tra phỏng vấn 24

3.4.4 Phương pháp quản lý số liệu 24

3.4.5 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia 24

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 25

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang 25 4.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 25

4.1.2 Đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội 299

4.2 Hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang 37

4.2.1 Số luợng hầm Biogas tại huyện 37

4.2.2 Nguồn nguyên liệu cung cấp cho hầm Biogas 39

4.2.3 Quy mô loại hình hầm Biogas được sử dụng tại huyện Tân Yên 40

4.2.4 Hình thức sử dụng khí sinh học từ hầm Biogas 43

4.2.5 Hiện trạng sử dụng phụ phẩm hầm Biogas 445

4.2.6 Đánh giá chất lượng hầm Biogas 48

4.3 Lợi ích hầm Biogas đem lại và đánh giá hiệu quả của nó 50

4.3.1 Lợi ích về kinh tế và đánh giá hiệu quả việc sử dụng Biogas đem lại 50 4.3.2 Lợi ích về môi trường và đánh giá hiệu quả 52

4.3.3 Lợi ích về xã hội 54

4.4 Những vấn đề còn tồn tại trong việc sử dụng hầm Biogas huyện 55

4.5 Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên 58

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

5.1 Kết luận 58

5.2 Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

cư đông gây ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi chủ yếu từ nguồn phát sinh chất thải rắn, chất thải lỏng được xả thẳng ra môi trường, sử dụng không qua xử lý gây ra mùi hôi, thối làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của con người Có rất nhiều những biện pháp để xử lý chất thải từ chăn nuôi như xây hầm Biogas, xây dựng các bể chứa phân, bón phân đã qua xử lý vào đất,… Trong đó việc

sử dụng hầm Biogas là phương pháp để xử lý chất thải từ chăn nuôi tốt nhất

và hiệu quả nhất Biogas sẽ là nguồn năng lượng chính, mang lại hiệu quả lớn cho việc chăn nuôi, trồng trọt của người dân

Tỉnh Bắc Giang nói chung và huyện Tân Yên nói riêng là một huyện nằm ở vùng trung du và miền núi phía Bắc, cuộc sống của người dân còn gặp nhiều khó khăn Huyện Tân Yên chủ yếu là sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ chưa phát triển Chăn nuôi đóng vai trò quan trọng trong kinh

tế hộ gia đình và là một trong những nguồn thu chủ yếu của nông hộ Vấn đề giải quyết chất thải chăn nuôi ở đây còn đang là vấn đề lớn Để khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi nói chung và chăn nuôi lợn nói riêng ở huyện Tân Yên, người dân đã ứng dụng công nghệ hầm Biogas bước đầu mang lại những hiệu quả khả quan như: hạn chế sự ô nhiễm xung quanh,

hạn chế được tình hình dịch bệnh lây lan, tạo ra nguồn khí gas làm chất đốt, đèn thắp sáp…

Tuy nhiên, công nghệ hầm Biogas trong chăn nuôi hiện nay ở huyện Tân Yên chưa được áp dụng rộng rãi, người dân địa phương còn gặp nhiều khó khăn đặc biệt là vấn đề ứng dụng chuyển giao công nghệ, tiền vốn khi xây dựng hầm Biogas Vì vậy, việc triển khai xây dựng hầm Biogas tới các

hộ nông dân là vấn đề mà các cấp chính quyền và người dân quan tâm để giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi

Xuất phát từ thực tế nói trên và nguyện vọng của bản thân cùng với

sự đồng ý của Ban giám hiệu nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Môi Trường – Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn của thày

PGS.TS Nguyễn Ngọc Nông em tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang”

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục tiêu của đề tài

- Tìm hiểu về vị trí địa lý, tình hình kinh tế xã hội của huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

- Đánh giá hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

- Hiệu quả của việc sử dụng hầm Biogas đem lại

- Đề ra những biện pháp thiết thực và phù hợp với địa phương nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá được hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh

Bắc Giang

- Số liệu thu thập phải chính xác, khách quan, trung thực

- Bộ câu hỏi điều tra phải dễ hiểu, đầy đủ các thông tin cần thiết cho việc đánh giá

- Đưa ra các giải pháp, kiến nghị có tính khả thi cao, phù hợp với địa phương

1.3 Ý nghĩa của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học

- Vận dụng và phát huy các kiến thức đã học vào trong thực tế

- Nâng cao kiến thức kỹ năng cho bản thân

- Tích lũy kinh nghiệm phục vụ cho công tác sau này

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn

- Giúp sinh viên trau dồi kiến thức, kỹ năng giao tiếp, mối quan hệ đồng nghiệp trong môi trường làm việc thực tế

- Đánh giá hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

- Hiệu quả của việc sử dụng hầm Biogas đem lại

- Đề ra những biện pháp thiết thực và phù hợp với địa phương nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas

- Góp phần tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức của người dân

về hiệu quả của việc sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2 1 Cơ sở khoa học

2.1.1 Cơ sở pháp lý

- Luật Bảo vệ Môi trường số 52/2005/QH được Quốc hội nuớc Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XI kỳ họp thứ 08 thông qua ngày 29/11/2005 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/07/2006

- Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính Phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều luật Bảo vệ Môi trường

- Tiêu chuẩn ngành 10TCN 97÷102 -2006 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

- Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ sửa đổi

bổ sung một số điều của nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều luật Bảo vệ Môi trường

- Nghị định số 117/2009/NĐ-CP ngày 31/12/2009 của Chính phủ về xử

lý vi phạm pháp luật trong lĩnh vực Bảo vệ Môi trường

- Thông tư số 04/2010/TT-BNNPTNT ngày 15/01/2010 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quy định về ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về điều kiện trại chăn nuôi lợn, trại chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học

- QCVN 01-14: 2010/BNNPTNT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia điều kiện trại chăn nuôi lợn an toàn sinh học

- Thông tư số 47/2011/TT-BTNMT ngày 28/12/2011 của Bộ Tài nguyên và Môi trường ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường

- QCVN 01-39: 2011/ BNNPTNT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về vệ sinh nước dùng trong chăn nuôi

- QCVN 01 - 79: 2011/BNNPTNT về cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y Do Cục Thú y biên soạn,

Vụ Khoa học, Công nghệ và Môi trường trình duyệt, và được ban hành theo Thông tư số 71/2011/TT-BNNPTNT ngày 25 tháng 10 năm 2011 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

- Quyết định 2418/QĐ-BNN năm 2012 gia hạn thời gian thực hiện Dự

án “Chương trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam 2007-2012” do

Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành

- Quyết định 212/QĐ-BNN-CN năm 2012 về phân bổ chỉ tiêu xây dựng công trình khí sinh học năm 2012 cho tỉnh, thành phố thực hiện Dự án Chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam 2007-2012 do Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành

- Nghị định 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 của Chính phủ về xử phạt hành chính trong lĩnh vực Bảo vệ Môi trường

- Nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 06/08/2014 của Chính phủ về thoát nước và xử lý nước thải

2.1.2 Cơ sở lý luận

2.1.2.1 Một số khái niệm

- Môi trường: Theo Điều 3, Chương I, Luật Bảo vệ Môi trường Việt

Nam 2005 “ Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển

của con người và sinh vật” [5]

- Ô nhiễm môi trường: Là sự biến đổi các thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu tới con người và sinh vật [8]

- Hầm Biogas: Là bể kín chứa phân và chất thải hữu cơ từ quá trình chăn nuôi, sản xuất… được ủ lên men yếm khí để tạo ra khí Biogas được sử dụng như một nguồn nguyên liệu cung cấp cho các hoạt động sinh hoạt cũng như sản xuất [9]

- Phụ phẩm KSH (gọi tắt là phụ phẩm): Là sản phẩm ở dạng lỏng và rắn của quá trình phân giải chất hữu cơ Phụ phẩm KSH gồm 3 phần là: Nước

xả, bã cặn và váng.[15]

Nước xả: Là chất lỏng được xả ra khỏi bề mặt phân giải

Bã cặn: Là chất đặc lắng đọng ở dưới đáy bể phân giải

Váng: Là chất đặc nổi lên bề mặt dịch phân giải trong bể phân giải

- Quá trình xử lý yếm khí: Là quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu

cơ có thể chuyển hóa sinh nhờ vi khuẩn hô hấp yếm khí và hô hấp tùy tiện.[8]

- Khí Biogas: hay còn gọi là khí sinh học (KSH) là một dạng năng lượng khi mà các chất hữu cơ (phân động vật hoặc các sản phẩm của nông nghiệp) lên men trong điều kiện không có không khí (quá trình yếm khí), vi sinh vật phân huỷ các chất tổng hợp và sinh ra khí Khí sinh học là một hỗn hợp khí bao gồm Metan (CH4), Cacbon Dioxit (CO2), Nito (N2) và Hydro sunphat (H2S) Nhìn về góc độ năng lượng tính toán được rằng: 1m3 khí sinh học (với mức 6000 calo) tương đương với 3,47 kg gỗ, 0,45 kg khí ga hoá lỏng, 1,25 Kw điện năng, 1,4 kg than đá, 13 kg nhiên liệu phân gia súc và còn nhiều ước tính khác nữa, khí biogas hoàn toàn có thể sử dụng như một nguồn năng lượng phổ biến hiện nay

Hình 2.1: Vị trí hầm Biogas quy mô hộ gia đình

Theo công nghệ càng ngày càng phát triển, khí Biogas có thể được sản xuất từ nguồn nguyên liệu khác nhau, xử lý được chất thải phát sinh mà vẫn phù hợp tính năng của người sử dụng

2.1.2.2 Quá trình sản xuất KSH

a Nguyên liệu để sản xuất KSH

* Nguyên liệu có nguồn gốc động vật

Nguyên liệu có nguồn gốc động vật bao gồm chất thải (phân và nước tiểu) của gia súc, gia cầm và chất thải của người…

Số lượng chất thải trên một đầu động vật phụ thuộc vào khối lượng cơ thể và chế độ dinh dưỡng

Bảng 2.1: Lượng chất thải hàng ngày của động vật và người

Chất thải Khối lượng

cơ thể (kg)

Lượng chất thải theo % khối lượng cơ thể Lượng phân

tươi(kg/ngày) Phân Nước tiểu

(Nguồn: Bộ NN & PTNT, Cục Chăn nuôi, 2008)[1]

Thành phần chất thải bao gồm phần rắn (phân), phần lỏng (nước tiểu của động vật, nước dội rửa chuồng) và vật liệu lót chuồng, rác, rau, cỏ…Đặc tính và tỷ lệ tương ứng các thành phần này thay đổi nhiều hay ít tùy thuộc vào loại động vật, thức ăn, hình thức chuồng trại… Rơm và cây cỏ thường được

sử dụng để lót chuồng chứa một lượng lớn cacbon, đặc biệt là dạng xenlulo, một lượng nhỏ Nitơ và khoáng chất Thành phần protein trong phân cung cấp

đủ chất dinh dưỡng để vi sinh vật phát triển

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của một số loại phân từ động vật

(Nguồn: Bộ NN & PTNT, Cục Chăn nuôi, 2008)[1]

* Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật

Các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật gồm lá cây và cây than thảo như phụ phẩm cây trồng (rơm, rạ, thân lá ngô, khoai, đậu…), rác thải sinh hoạt hữu cơ (rau, quả, lương thực bỏ đi…) và các loại cây xanh hoang dại (rong, bèo, các cây phân xanh…)

Thời gian phân giải của nguyên liệu thực vật thường dài hơn so với chất thải động vật Do vậy nguyên liệu thực vật nên được sử dụng theo cách nạp từng mẻ, mỗi mẻ kéo dài từ 3 – 6 tháng

QKSH = QCH4 x CH4% Trong đó: QKSH là nhiệt năng của KSH,

QCH4 là nhiệt năng của CH4

CH4% là hàm lượng CH4 theo thể tích

Sự có mặt của CO2 làm giảm hàm lượng CH4 nghĩa là giảm chất lượng KSH Thông thường người ta lấy CH4% = 60% Khi đó KSH có nhiệt trị là:

8.000 Kcal/m3 x 0,6 = 4.800 Kcal/m3.[1]

c Khả năng sản sinh KSH (Biogas)

Trong thực tế, sản lượng khí thu được khi lên men nguyên liệu trong các thiết bị KSH thường thấp hơn so với lý thuyết vì thế chúng được phân giải trong một thời gian nhất định và chưa phân giải hoàn toàn Bảng 2.4 cho chúng ta số liệu tham khảo đối với một số nguyên liệu thường gặp Sản lượng khí hàng ngày được tính theo lượng nguyên liệu nạp hàng ngày (lít/kg/ngày)

Bảng 2.4: Sản lượng khí hàng ngày của một số loại nguyên liệu

Loại nguyên liệu Sản lượng khí hàng ngày (Lít/kg/ngày)

(Nguồn: Bộ NN & PTNT, Cục Chăn nuôi, 2008)[1]

d Các giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí

Quá trình phân hủy kỵ khí của các chất hữu cơ diễn ra theo 3 giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân (Hydrolysis)

- Giai đoạn 2: Giai đoạn axit hóa (Acidgensis)

- Giai đoạn 3: Giai đoạn methane hóa (Methanogenesis)

Quá trình diễn ra với nhiều phản ứng phức tạp, về cơ bản có thể chia làm 2 pha chính:

Pha I - Pha axit: Bao gồm giai đoạn thủy phân và giai đoạn tạo axit liên kết với nhau, trong đó các chất hữu cơphần lớn thành acetic

Pha II -Pha Methane: Là giai đoạn 3, trong đó khí CH4 và CO2 được tạo thành

* Giai đoạn thủy phân (tạo axit ): Một nhóm vi khuẩn biến đổi các chất hữu cơ phức tạp không tan trong nước như xenlulozo, hemixenlulozo, hicnin, thành các chất hữu cơ đơn giản và tan được như glucozo Các vi khuẩn tham gia trong giai đoạn này được gọi là vi khuẩn thủy phân (vi khuẩn lên men) [3]

* Giai đoạn axit hóa (sinh axit, khử axit ): Các chất đơn giản được sinh

ra trong giai đoạn đầu tiếp tục được phân giải thành các axit hữu cơ có phân

tử lượng nhỏ hơn như: Axit axetic, axit propinic…Các andehyl, rượu và một

số khí như: Nitơ, hidro…Các vi khuẩn tham gia gọi là vi khuẩn sinh axit Tiếp đến là quá trình sinh axeton để tạo ra H2, axit axetic và CO2 Ở giai đoạn này

do sinh nhiều axit nên pH của môi trường xung quanh giảm mạnh

* Giai đoạn methane hóa (sinh methane): Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình, các sản phẩm của giai đoạn 2 được biến thành khí methane, dioxitcacbon, oxi, nitơ, hidrosunfua…Cuối cùng quá trình sinh methane hóa là tạo ra CH4 và CO2 Các vi khuẩn tham gia trong quá trình được gọi là vi khuẩn sinh methane, các loài quan trọng nhất là: Methanobacterium arbophilicum, M.fomicum, M.ruminantum, M.mobile…

Trên thực tế cả 3 quá trình trên hoạt động cùng một lúc, liên tục và đồng bộ như một dây chuyền sản xuất Nó ảnh hưởng lẫn nhau, vì thế một giai đoạn bất thường sẽ làm kìm hãm hoặc có thể còn gây tê liệt cả hệ thống Ngược lại cả 3 giai đoạn trên càng có sự liên kết thì quá trình phân hủy, lên men chất hữu cơ trong hầm ủ diễn ra càng nhanh

e Chu trình hoạt động của hầm ủ Biogas

Hầm ủ Biogas là loại thiết bị KSH nắp cố định Nó hoạt động theo 1 chu trình gồm 2 giai đoạn sau:

* Giai đoạn 1: Giai đoạn tích khí

Ở trạng thái ban đầu, bề mặt dịch phân giải trong phần chứa khí và ngoài khí trời (tại lối vào và bể điều áp) ngang nhau và ở “mức số không”, áp suất KSH trong bể phân giải bằng không (P = 0)

Khí sinh ra được tích lại ở phần chứa khí sẽ nén xuống bề mặt dịch phân giải và đẩy nó tràn lên bể điều áp và ống lối vào Vì ống lối vào nhỏnên lượng dịch phân giải bị khí chiếm chỗ chủ yếu sẽ chứa ở bể điều áp do vậy sau này ta không xét tới phần dịch phân giải dâng lên ở ống lối vào

Khí tiếp tục sinh ra thì bề mặt dịch phân giải ở phần chứa khí tiếp tục

hạ dần xuống, đồng thời bề mặt dịch phân giải ở bể điều áp dâng dần lên Độ

chênh giữa 2 bề mặt này thể hiện áp suất khí Khí càng sinh ra nhiều thì áp suất càng tăng Cuối cùng mực chất lỏng ở bể điều áp dâng lên tới mức cao nhất là “mức xảt ràn” và mực chất lỏng trong phần chứa khí hạ xuống tới

“mức thấp nhất” Lúc này áp suất khí đạt giá trị cực đại (P = Pmax)

* Giai đoạn 2: Giai đoạn xả khí

Khi mở van lấy khí ra sử dụng, chất lỏng từ bể điều áp lại dồn về phần chứa khí Bề mặt dịch phân giải ở bể điều áp hạ dần xuống, đồng thời bề mặt dịch phân giải ở phần chứa khí nâng dần lên Độ chênh giữa 2 bề mặt này giảm dần và áp suất khí cũng giảm dần

Cuối cùng khi độ chênh giữa 2 bề mặt dịch phân giải bằng không, thiết

bị trở lại trạng thái ban đầu của chu trình hoạt động, áp suất khí bằng không (P = 0) và dòng khí chảy ra nơi sử dụng ngừng lại Lượng khí Vg có thể lấy

sử dụng được bằng thể tích chất lỏng đã bị nó chiếm chỗ và được chứa ở bể điều áp Ở phần trên của bể phân giải từ mức số không trở lên vẫn còn một lượng khí nhất định Tuy nhiên lượng khí này không thể lấy ra sử dụng được

vì không có áp suất để đẩy khí ra ngoài Phần khí này gọi là “khí chết” Phần không gian chứa “khí chết” là “phần không hoạt động” của bể phân giải

2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Cuối những năm 1890 đánh dấu sự xuất hiện của một loại bể chứa phân được đậy kín bởi việc đăng ký bản quyền của Louis Mouras (ở Pháp) Đến năm 1930, phân huỷ hiếm khí các phế thải nông nghiệp để tạo

ra khí ga bắt đầu xuất hiện Phong trào này phát triển mạnh ở Pháp và Đức vào những năm 1940 (khoảng thời gian diễn ra chiến tranh thế giới thứ 2) Những năm 1960, quá trình ủ lên men tạo khí ga chỉ được chú trọng áp dụng để xử lý phân động vật Nhưng đến năm 1970 khi cuộc khủng hoảng năng lượng xảy ra đã tạo tiền đề cho việc phát triển phân huỷ yếm khí phân thải để sản xuất ra khí đốt Một số công trình nghiên cứu và kết quả thành công đánh dấu sự phát triển này là:

 Cuốn sách Sản xuất Mêtan từ phân lợn bằng quá trình Mesophillic của tác giả Humenik và cộng sự, năm 1979

 Tài liệu về phân huỷ yếm khí của Hội nghị quốc tế về Chất thải chăn nuôi, năm 1980

Tuy nhiên, những năm sau đó mối quan tâm giành cho công nghệ Biogas bị suy giảm do giá thành của nhiên liệu tạo ra thấp và do gặp phải một

số vấn đề kỹ thuật với bể ủ biogas Mối quan tâm này chỉ thực sự được phục hồi vào những năm 1990, được đánh dấu bởi:

Chương trình AgSTAR của Mỹ về xử lý chất thải và sản xuất năng lượng: kết quả là 75 hệ thống ủ cho các trại nuôi lợn và trại sản xuất bơ sữa

 Dự án NCSU Smithfield, năm 2001 ở trang trại Barham về khôi phục tài nguyên sinh học - Xử lý chất thải chăn nuôi lợn và ử biogas ở nhiệt độ thường

 Cuốn sách Smithfield Belt System - Ủ biogas cho chất thải khô, ở nhiệt độ cao của Humenik và cộng sự năm 2004

Trên đây là những nghiên cứu lý thuyết về công nghệ Biogas Vận dụng kết quả này trong thực tế đã thành công ở nhiều nước như Na Uy, Đan Mạch, Phần Lan, Đức, Thuỵ Điển, Lavita, Ledniznis và một số nhà máy đã được thiết kế ở các quốc gia khác nhau tại Châu Á và Châu Phi Các giải pháp giữa chế biến và tái chế chất thải hữu cơ có những lợi ích lớn như: Biến đổi chất thải hữu cơ thành những nguồn tài nguyên có giá trị thương mại, tiết kiệm đất cho những nơi chôn lấp chất thải, kiểm soát ô nhiễm môi trường do chất thải độc hại và mang lại sự vững mạnh

về khả năng tài chính cho các đô thị hay cộng đồng nơi nhà máy phục vụ

Công nghệ Biogas ngày càng phát triển và hướng tới nhiều đặc tính tốt hơn Điều đầu tiên được nhắc đến trong hoàn cảnh thiều đất đai như hiện nay

là công nghệ phải gọn nhẹ, thiết kế tiết kiệm không gian Chức năng của hệ thống ổn định, sản xuất ra khí, chế tạo phân bón trung tính Công việc bảo trì thuận tiện Để đảm bảo hơn nữa cho tài chính thì chi phí vốn, chi phí vận hành mang tính cạnh tranh cao và tự động hoá kiểm soát toàn bộ quy trình

Công nghệ khí sinh học đang chú ý phát triển để xử lý chất thải công nông nghiệp ở các nước đang phát triển lẫn các nước phát triển

Riêng Trung Quốc, tính tới cuối năm 1988 đã có 2719 công trình khí sinh học cỡ lớn và trung bình đã được xây dựng tại các trại chăn nuôi, nhà máy chế biến thực phẩm, khu dân cư (trung bình tốc độ tăng là 300 công trình /năm) Hàng năm sản xuất 20 triệu m3

khí sinh học, cung cấp cho 5.59 triệu gia đình sử dụng và phát điện với công suất 866 kWh, sản xuất thương mại

24900 tấn phân bón và 7000 tấn thức ăn gia súc

Ở Cộng hoà Liên bang Đức việc xây dựng các công trình khí sinh học tăng

từ 100 thiết bị/năm trong những năm 1990 lên tới 200 thiết bị/năm vào năm 2000 Hầu hết các công trình có thể tích phân huỷ từ 1000 - 1500 m3, công suất khí từ

100 - 500m3 Năm 1996 - 1997, nhà thầu đã xây dựng một nhà máy khí vi sinh tại Pastitz, công suất 2880 tấn/ngày Thiết kế kỹ thuật và xây dựng hệ thống điều khiển bằng máy tính và điện cho nhà máy khí vi sinh Năm 1999 - 2000, ở Mering

đã đấu thầu cho việc thiết kế kỹ thuật và xây dựng hệ thống kiểm soát điện tại một nhà máy khí vi sinh, đây là nhà máy chế biến thịt và xương Từ năm 1999 - 2001

tư vấn hợp tác cùng với nhà máy khí vi sinh Aarhus Nord, Đan Mạch, liên hệ đến công trình mở rộng nhà máy tiếp nhận nguồn rác hộ gia đình đã được phân loại

2.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Các giai đoạn phát triển công nghệ Biogas ở Việt Nam

*Thời kỳ 1960 – 1975

Miền Bắc: Nhiều người đã chú ý đến thông tin về công nghệ khí sinh học Tài liệu dịch “cách sinh hơi metan nhân tạo và lấy hơi metan” được bộ công nghệ xuất bản năm 1960 Một số cá nhân và tổ chức đã xây thử một số công trình ở vài nơi như Hà Nội, Bắc Thái (“xây xưởng phát điện mê tan” đầu tiên ở Việt Nam năm 1964), Hà Nam Ninh, Hải Hưng nhưng đều bị ngừng hoạt động vì lý do kỹ thuật và quản lý [12]

Miền Nam: Năm 1960, nhà khảo cứu Nông Lâm súc của chính quyền Sài Gòn có thí nghiệm biện pháp sản xuất khí metan từ phân động vật, nhưng

do việc nhập cảng ồ ạt các khí đốt Butan, Propan và phân hóa học nên ý đồ triển khai việc nghiên cứu đã không được thực hiện Một số công trình không được duy trì hoạt động từ cuối năm 60 đến đầu những năm 70, công nghệ khí sinh học gần như bị lãng quên

*Thời kỳ 1976 - 1980

Sau khi đất nước thống nhất (1975), trước nhu cầu phát triển kinh tế -

xã hội hóa, nâng cao mức sống của nhân dân, các dạng năng lượng mới và tái tạo nói chung, trong đó có khí sinh học nói riêng được chú ý tới

Thiết bị sản xuất khí sinh học được lựa chọn để thử nghiệm ban đầu thuộc loại nắp nổi bằng tôn, bể phân hủy xây dựng bằng gạch và cổ bể có gẳng nước để giữ kín khí được tích trong nắp chứa khí Tuy nhiên những công trình này đã phải bỏ dở vì những lý do kỹ thuật và quản lý Tới cuối năm 1979, công trình khí sinh học ở nông trường Sao Đỏ (Mộc Châu, Sơn La) có thể tích phân hủy Vd = 27 m3 đã hoàn thành và hoạt động tốt Cách quản lý này là nguồn cổ vũ nhân dân, đặt cơ sở cho việc triển khai tiếp tục công nghệ khí sinh học sau này

* Thời kỳ 1981-1990

Trong hai kỳ kế hoạch 5 năm, từ 1981 - 1985 và 1986 - 1990 công nghệ khí sinh học đã trở thành một trong những lĩnh vực ưu tiên trong Chương trình nghiên cứu cấp nhà nước về Năng lượng mới (mã số 52C)

Đến năm 1990, nhiều tỉnh trong toàn quốc đã có những công trình khí sinh học được xây dựng, phát triển mạnh mẽ nhất là các tỉnh có điều kiện thuận lợi về kinh tế - xã hội và khí hậu Tính chung trong toàn quốc thời kỳ này có khoảng trên 2.000 công trình

* Thời kỳ 1991 tới nay

Sau khi kết thúc kế hoạch 1986 - 1990, chương trình (52C) giải thể Hoạt động nghiên cứu và triển khai về năng lượng mới không được đưa vào chương trình năng lượng của nhà nước, việc phát triển năng lượng mới được dừng lại

Công nghệ khí sinh học được phát triển mạnh mẽ trong khuôn khổ các

dự án về vệ sinh môi trường, nông nghiệp và phát triển nông thôn với nhiều kiểu thiết bị khí sinh học mới

Trong giai đoạn này do không có tổ chức đầu mối quản lý, nên việc phát triển công nghệ khí sinh học rất đa dạng và tự phát Để thống nhất quản

lý nhà nước về công nghệ khí sinh học, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành tiêu chuẩn ngành về công trình khí sinh học qui mô nhỏ

Tới nay ước tính số lượng công trình khí sinh học đang hoạt động trong toàn quốc vào khoảng trên 100.000 công trình, trong đó có gần 30.000 công trình là loại công nghệ túi ni lông Về loại thiết bị nắp cố định, tỉnh dẫn đầu là Hà Tây với khoảng trên 7.000 công trình, nhiều nhất là ở huyện Ðan Phượng

2.2.3 Một số loại hình Biogas

Công nghệ Biogas xuất hiện trên thế giới từ rất sớm và qua thời gian đã

có rất nhiều cải tiến và ứng dụng Cấu tạo trong các nhà máy sẽ phức tạp hơn nhiều Để tiện theo dõi, ta có thể chia các loại hình Biogas thành hai loại: trong khu vực nông thôn và khu vực công nghiệp

Trong khu vực nông thôn, hầu hết các hầm Biogas được áp dụng ở các nước đang phát triển là những thiết bị đơn giản, hoạt động theo chế độ nạp nguyên liệu bổ sung thường xuyên Hầm Biogas được xây dựng cho các hộ gia đình riêng biệt

Loại 1: Hầm Biogas có nắp hình vòm cuốn

Hình mô tả sau đây là sơ đồ thiết kế của một hầm Biogas, trong quá trình xây dựng cần đảm bảo những kỹ thuật cần thiết: hầm phải kín, xây bằng gạch để không rò rỉ, phần bể thải phải cao hơn hầm phân huỷ nhưng chiều ngang của lối vào và lối ra là bằng nhau

Cấu tạo của hầm Biogas bao gồm các bộ phận sau [7]:

Ngăn trộn: Là nơi mà nước và phân động vật được trộn lẫn với nhau trước khi vào ngăn phân huỷ

Ngăn phân huỷ: Là nơi mà phân và nước từ ngăn trộn được lên men và sinh ra khí ga Ngăn này phải chắc chắn và hoàn toàn kín Một vòm cố định thu thập lượng khí ga được sinh ra trước khi sử dụng Khí ga này sẽ đẩy lớp cặn sang ngăn áp lực

Ngăn áp lực: Thu các lớp cặn lắng từ ngăn phân huỷ, khi sử dụng khí

ga, các chất cặn lắng ở dạng lỏng trong ngăn áp lực sẽ chảy ngược lại vào ngăn phân huỷ để đẩy khí gas ra Ngăn áp lực cũng thu các loại phân thừa Ngăn này có đường ống thoát ở đáy hầm, khi cổng của hầm lưu trữ mở ra thì phân và nước sẽ đẩy phần cặn ở đáy hầm qua đường ống này

Ngăn chứa và lọc cát: Thu phần cặn lắng có thể sử dụng được như là phân bón để cải thiện đất cho sản xuất nông nghiệp hoặc bán ra thị trường

Ga tích luỹ được sẽ đẩy phần cặn và nước trong đáy ngăn phân huỷ để chảy vào ngăn áp lực Khi sử dụng khí ga thì nước trong ngăn áp lực sẽ chảy ngược lại vào ngăn phân huỷ và sẽ đẩy khí ga ra để sử dụng Hệ thống này được gọi là hệ thống động lực Nó sẽ hoạt động thường xuyên nếu không có

rò rỉ hoặc quá trình lên men được kiểm soát Hầm Biogas đảm bảo tiêu chuẩn

có thể hoạt động hơn 10 năm

Hình 2.2: Mô hình hệ thống thu khí Biogas áp dụng đối với hộ gia đình

riêng biệt loại hình (a) tròn và hình trụ (b) [7]

Cấu tạo của các hầm Biogas ở nông thôn khá đơn giản, có thể được xây dựng theo hình trụ tròn hoặc hình trụ đứng

Trên đây là mô hình những hầm Biogas theo lý thuyết, nhưng trong thực tế thường xây dựng theo dạng hình tròn, kiểu dáng này được áp dụng ngay khi đưa vào nông thôn Việt Nam Mô hình hầm Biogas phổ biến trong thực tế:

Hình 2.3: Mô hình hầm Biogas xây bằng gạch trong thực tế (Ví dụ mô

hình bể: Hà Lan) [15]

Đối với các hầm xây dựng dành riêng cho các hộ gia đình, các hầm này

có 5 bộ phận như sau:

 Bộ phận phân huỷ: Là nơi chứa nguyên liệu và đảm bảo những điều kiện thuận lợi cho quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra Đây là bộ phận chủ yếu của hầm, hay còn gọi là thể tích phân huỷ

 Bộ phận chứa khí: Khí sinh ra từ bộ phận phân huỷ được thu và chứa ở đây Yêu cầu cơ bản của bộ phận chứa khí là phải kín

 Lối vào: Là nơi để nạp nguyên liệu bổ sung vào bể phân huỷ

 Lối ra: Nguyên liệu sau khi đã phân huỷ được lấy ra (gọi là bã thải) qua đây để nhường chỗ cho nguyên liệu mới bổ sung vào

 Lối lấy khí: Khí được đưa từ bộ phận tích khí tới nơi sử dụng qua lối lấy khí này

Hạn chế của mô hình này khi ứng dụng vào Việt Nam là: Bản vẽ thiết

kế phức tạp, thi công xây dựng khó khăn vì đòi hỏi sự chính xác cao, trong khi trình độ thợ xây ở các vùng nông thôn hiện nay còn rất hạn chế Do vậy việc phổ cập và nhân rộng để phát triển mô hình có khó khăn Khi diễn ra quá trình phân huỷ, áp lực ga trong hầm lớn (áp lực này tương đương với áp lực

80 cm cột nước) nên chỉ cần một vết nứt nhỏ của hầm có thể làm cho ga bị thất thoát hoàn toàn Đồng thời lớp váng xuất hiện và phát triển gây trở ngại, khó khăn lớn cho sự phân huỷ trong hầm Hầm phân huỷ thường xảy ra hiện tượng thiếu nước, hiệu quả sản xuất ga thấp Và giá thành xây dựng hầm so với mức thu nhập vùng nông thôn hiện nay là khá cao từ 4 - 5 triệu đồng/1 hầm 7 m3 [1]

Loại 2: Biogas bằng túi chất dẻo

Mô hình này được du nhập từ Cô-lôm-bia Về cấu tạo, túi ủ Biogas được cấu tạo bởi 2 - 3 lớp túi ni-lông lồng vào nhau làm một, dài 7 - 10 m,

đường kính 1,4 m được đặt nửa chìm nửa nổi trên mặt đất Túi này được gắn với hệ thống ống sành tạo đầu vào và đầu ra

Túi dự trữ có nhiệm vụ thu và giữ khí sinh học từ túi ủ để dẫn tới bếp

sử dụng Mô hình này có những thuận lợi là rẻ tiền, dễ lắp đặt, dễ sử dụng, nhưng cũng có những bất lợi sau:

Túi ủ Biogas bằng ni-lông dễ bị thủng do các tác động cơ học, vật liệu chất dẻo dễ bị lão hoá dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời và mô hình chiếm diện tích đất gần 10 m2 vì túi Biogas này đặt nửa chìm nửa nổi trên mặt đất, làm cho nhiều gia đình ở Đồng bằng sông Hồng do chật chội nên không có điều kiện về đất đai để áp dụng Hai loại hình cơ bản trên được giới thiệu dùng để

sử dụng cho qui mô hộ gia đình ở nông thôn Những loại hình này muốn đưa vào hoạt động cấn có sự bảo trợ của các cấp chính quyền, cần áp dụng trợ cấp của chính phủ thì mới có khả năng được công nhận chính thức [7]

Đối với lĩnh vực công nghiệp có thể sử dụng Biogas để xử lý chất thải, biogas được thu từ các nhà máy chưng cất Ví dụ: ngành công nghiệp Ấn Độ sản xuất 7 triệu tấn mật đường được sử dụng như nguyên liệu cho sản xuất cồn và những ngành công nghiệp hoá chất khác nữa

Trong khi sản xuất cồn từ mật đường khoảng từ 12 - 15 lít chất thải được tạo ra cho mỗi lít cồn Chất thải này là một trong những chất thải màu nâu nặng nề phức tạp nhất chưa hàm lượng BOD (lượng oxi cần thiết để oxi hoá các hợp chất hữu cơ trong nước) và COD (lượng oxi cần thiết để oxi hoá các hợp chất vô cơ trong nước) rất cao, ngoài ra hàm lượng pH thấp và rất đậm màu Chất thải ngoan

cố này rất khó xử lý bằng những công nghệ xử lý đã được biết đến Hệ thống xử

lý được các công ty chưng cất áp dụng cho khâu tiền xử lý là phân huỷ kỵ khí với việc thu nhận Biogas được tiếp nối bởi khâu xử lý thứ cấp là hiếm khí Việc tiền

xử lý sẽ dẫn đến kết quả tạo ra Biogas

Quy trình công nghệ có thể được thiết kế cho những chất thải có nồng

độ cao hơn như chất thải từ những nhà máy chế biến dược phẩm, nhà máy bia, nhà máy giấy Công nghệ thu khí Biogas sẽ còn được phát triển hơn nữa thành công nghệ khí vi sinh Hơn 1000 triệu dân cư với tốc độ tăng trưởng cao là nguồn thích hợp để sản xuất khí vi sinh, nguyên liệu của nó có thể được lấy từ nhiều chất thải như bùn nước cống Trên thực tế là hầu như 70% dân cư không sử dụng nhà vệ sinh công cộng Nếu tất cả các chất thải phát sinh trong đêm được xử lý, một lượng khí vi sinh đáng kể có thể được sản xuất bên cạnh việc duy trì môi trường sạch đẹp

Hình 2.4 Biogas dạng túi

(Nguồn: http://bioga.vn)[12]

Loại 3:Hầm ủ Composite

Hình 2.5: Hầm ủ Composite

(Nguồn: http://môi trường việt.com.vn)[16]

Hầm ủ Composite có độ bền cao, kín khí tuyệt đối, kiểm tra và xử lý độ kín khí ngay khi lắp đặt, bể không bị nứt, gãy, không bị dò khí trong điều kiện móng yếu, lún, nứt, không bị axit ăn mòn Trọng lượng bể nhẹ, dễ di chuyển bằng ô tô và chuyển bộ, phù hợp với nhiều địa hình Hiệu suất sinh khí cao vì chịu đựng được áp suất lớn và kín khí tuyệt đối Có khả năng tự phá váng, chuyển hóa lên men kỵ khí đạt 100% Trong quá trình sử dụng không phải lấy

bã ra khỏi bể, phân đã phân hủy hết bã được bể tự động đẩy hết ra ngoài, không mất tiền dọn bể Việc lắp đặt rất đơn giản Có thể lắp thêm các thiết bị phụ khác để sử dụng hết hiệu suất sinh khí như: Đèn thắp sáng, bình nóng lạnh dung khí Biogas, đèn sưởi ấm cho lợn…Với cùng hiệu suất sử dụng có giá thành rẻ hơn, an toàn hơn, bền hơn, lượng khí nhiều hơn

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Các hầm Biogas trên địa bàn huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu

Điều tra, đánh giá hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.2.1 Địa điểm nghiên cứu

Phòng Tài Nguyên Môi Trường huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

3.2.2 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng 01/2015 đến 05/2015

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

3.3.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên

3.3.1.2 Đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội

3.3.2 Hiện trạng xây dựng và sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

3.3.3 Lợi ích và đánh giá hiệu quả của hầm Biogas

3.3.4 Những vấn đề còn tồn tại trong việc sử dụng hầm Biogas trên địa bàn huyện

3.3.5 Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp kế thừa

- Kế thừa tham khảo kết quả đã đạt được của các báo cáo, đề tài đã làm

các năm trước có liên quan tới Biogas

- Tham khảo tài liệu, sách báo viết về Biogas

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu

- Điều tra các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội theo phương pháp thu thập số liệu tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

- Thu thập các số liệu, tài liệu, văn bản pháp luật có liên quan đến đề tài

- Thu thập các số liệu thứ cấp của huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

- Thu thập các tài liệu có liên quan đến thực địa, sách báo

3.4.3 Phương pháp điều tra phỏng vấn

- Tiến hành phỏng vấn người dân theo bộ câu hỏi phỏng vấn có sẵn

- Nội dung điều tra, phỏng vấn: hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

- Đối tượng phỏng vấn: Hộ gia đình sử dụng hầm Biogas trên địa bàn huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

- Số lượng phỏng vấn: 120 hộ gia đình

- Hình thức phỏng vấn: Phỏng vấn trực tiếp bằng các câu hỏi trong 120 phiếu điều tra

3.4.4 Phương pháp quản lý số liệu

Sử dụng các phần mềm như word, excel… để tổng hợp, xử lý số liệu thu thập được

3.4.5 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia

Gặp gỡ, trao đổi, tham khảo các ý kiến của giảng viên hướng dẫn và các cô chú, anh chị cán bộ Phòng TNMT, Phòng Nông nghiệp huyện… Nhằm giải đáp những thắc mắc, khó khăn trong quá trình làm đề tài

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang

4.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên

4.1.1.1 Vị trí địa lý

Tân Yên là huyện miền núi nằm ở phía Tây Bắc của tỉnh Bắc Giang, có diện tích tự nhiên 20.660,86 ha Phía Bắc giáp huyện Yên Thế, Phía Đông giáp huyện Lạng Giang, Phía Nam giáp huyện Việt Yên và thành phố Bắc Giang, Phía Tây giáp huyện Hiệp Hoà và tỉnh Thái Nguyên [10]

Huyện có 22 xã và 2 thị trấn Dân cư ở rải rác trong các thôn, xóm nhỏ Huyện có 5 tuyến đường tỉnh chạy qua (Đường 294, 295, 297, 298 và 398), phía Đông có sông Thương là tuyến đường thuỷ quan trọng của huyện [10]

4.1.1.2 Địa hình

Địa hình huyện Tân Yên có hướng nghiêng từ Tây Bắc xuống Đông Nam Độ cao trung bình 10 - 15 m so với mực nước biển Gồm vùng đồi gò ở phía Đông và phía Bắc chiếm khoảng 40% diện tích tự nhiên; vùng đồng vàn xen kẽ, tập trung chủ yếu ở phía Tây chiếm 55 % diện tích tự nhiên, còn lại một số vùng trũng thấp chịu ảnh hưởng của mực nước sông Thương nằm ở phía Nam chiếm 5% diện tích tự nhiên

- Lượng mưa bình quân hằng năm 1.476 mm nhưng phân bố không đồng đều Mùa mưa thường bắt đầu từ tháng 5 cho đến tháng 10, lượng mưa chiếm khoảng 85% tổng lượng mưa cả năm, đặc biệt tập trung vào các tháng

7, 8, 9 nên thường gây úng ngập cục bộ ở các vùng thấp trũng Các tháng 11 đến tháng 4 lượng mưa ít, chiếm 15% lượng mưa cả năm

- Lượng bốc hơi bình quân 1.034 mm/năm, bằng 70% lượng mưa trung bình hàng năm Đặc biệt trong mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau lượng bốc hơi hàng tháng cao hơn lượng mưa từ 2 - 4 lần, gây khô hạn cho cây trồng trong vụ đông xuân

- Độ ẩm không khí bình quân cả năm khoảng 81%, tuy nhiên trong mùa khô, độ ẩm trung bình giảm khá mạnh chỉ còn khoảng 77%

- Gió: Gió mùa Đông Bắc làm nhiệt độ hạ thấp 100 - 120C ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp

- Bão có 2 - 3 cơn trong một năm, bão thường đi kèm các cơn mưa lớn

từ 200 - 300 mm gây thiệt hại đến sản xuất và đời sống của nhân dân

4.1.1.4 Thủy văn

Chế độ thuỷ văn của các sông, ngòi ở Tân Yên phụ thuộc chủ yếu vào chế độ thủy văn của sông Thương Từ tháng 4 khi lượng mưa bắt đầu tăng lên thì mức nước sông, ngòi cũng tăng lên và đạt đỉnh vào các tháng

7 và 8, sau giảm dần và kiệt vào tháng 2 hoặc tháng 3 năm sau Mùa lũ trên các sông ở Tân Yên bắt đầu tương đối đồng nhất về thời gian, thường

từ tháng 6 đến tháng 9 Lượng nước trên các sông trong mùa lũ thường chiếm khoảng 75-85% tổng lượng dòng chảy trong cả năm và phân phối không đều trong các tháng, lưu lượng lớn nhất thường xuất hiện vào tháng

7 Trong mùa kiệt lượng nước thường chỉ chiếm 20-25% tổng lượng dòng chảy trong năm

4.1.1.5 Tài nguyên thiên nhiên

a Tài nguyên đất

Đất Tân Yên được hình thành do phong hoá đá mẹ và do phù sa sông bồi tụ Tổng diện tích tự nhiên của Tân Yên hiện nay là 20.660,86 ha Bao gồm một số loại đất chính sau :

Bảng 4.1: Hiện trạng sử dụng đất huyện Tân Yên năm 2014

(ha)

Cơ cấu (%)

Tổng diện tích đất tự nhiên 20.660,86 100,00

( Nguồn:UBND huyện Tân Yên(2014))[10]

Thổ nhưỡng: Đất đai trên địa bàn huyện có đặc điểm thổ nhưỡng chủ yếu thuộc 3 nhóm chính là: Nhóm đất phù sa,Nhóm đất xám và bạc màu, Nhóm đất Feralitic

b Tài nguyên nước

- Nước mặt: Tài nguyên nước mặt của huyện bao gồm các sông chính như hệ thống nông giang, sông Thương, sông Máng, suối Cầu Đồng, ngòi Đình Vòng, kênh 5 và còn có 78 hồ đập lớn nhỏ nằm rải rác trong huyện cung cấp nước phục vụ sản xuất và nước sinh hoạt cho nhân dân trong toàn huyện

- Nước ngầm: Hiện chưa có tài liệu cụ thể nghiên cứu về trữ lượng nước ngầm, nhưng qua khảo sát sơ bộ tại một số giếng nước trong vùng cho thấy mực nước ngầm nằm ở độ sâu 6 - 15 m, có thể khai thác dùng cho sinh hoạt của nhân dân

c Tài nguyên rừng

Tài nguyên rừng không phải là thế mạnh của Tân Yên, theo kết quả kiểm

kê và thống kê đất đai năm 2014 diện tích đất rừng sản xuất của huyện là 626,30

ha, chiếm 3,03% diện tích tự nhiên Về chất lượng, một phần diện tích rừng ở Tân Yên hiện nay thuộc loại rừng non tái sinh, chất lượng và trữ lượng thấp chỉ

có tác dụng cung cấp chất đốt

d Tài nguyên khoáng sản

Huyện Tân Yên khoáng sản rõ nhất là Barít được phân bổ chủ yếu ở Lăng Cao xã Cao Xá với chữ lượng nhỏ khoảng từ 30.000 – 50.000 tấn, quặng Barít thuộc loại quặng giàu đạt những chỉ tiêu công nghiệp Ngoài ra ở Tân Yên cũng có thể cho phép tìm kiếm các loại sét gốm sứ, sét chịu lửa và nguồn cát sỏi khai thác từ các sông trên địa bàn phục vụ xây dựng, tuy nhiên việc khai thác cũng cần có kế hoạch cụ thể và phải được kiểm soát đảm bảo tính bền vững của môi trường

e Tài nguyên du lịch

Tài nguyên du lịch của Tân Yên được nghiên cứu, đánh giá bao gồm cả hai loại hình là du lịch tự nhiên và du lịch nhân văn Hình thành 3 tuyến tham quan du lịch theo chủ đề:

- Về truyền thống Thượng võ: Trọng tâm là cụm di tích các xã Ngọc Châu, Song Vân, Phúc Sơn, An Dương

- Về truyền thống văn hoá khoa bảng: Trọng tâm là cụm di tích ở Việt Lập, Cao Thượng, Liên Chung, Quế Nham

- Về truyền thống cách mạng: Trọng tâm là di tích lịch sử các xã Nhã Nam, thị trấn Nhã Nam, Tân Trung, Quang Tiến, Lan Giới, Phúc Sơn

f Tài nguyên nhân văn

Tân Yên luôn là vùng đất có truyền thống văn hoá, truyền thống yêu nước và truyền thống cách mạng Nhân dân trong huyện có tinh thần đoàn kết yêu quê hương, có đức tính cần cù, chăm chỉ, vượt qua khó khăn gian khổ để từng bước đi lên Đó là những nhân tố cơ bản và sức mạnh tinh thần để hướng tới sự phát triển kinh tế xã hội, trong xu thế hội nhập cả nước, khu vực và quốc

tế

4.1.1.6 Thực trạng môi trường

Hiện trạng môi trường của huyện nhìn chung còn trong lành, tuy nhiên cũng đã xuất hiện một số nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, mất cân bằng sinh