Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm Biogas trong xử lý nước thải chăn nuôi quy mô trang trại chăn nuôi lợn giống, sơ sở 2 Ông Phạm Đức Hùng Tại Xã Hương Lung – Huyện Cẩm Khê – Tỉnh Phú Thọ năm 2016.

LỜI CẢM ƠN Được sự nhất trí của Ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa Quản Lí Tài Nguyên trong thời gian thực tập tốt nghiệp em đã tiến hành đề tài: “Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm

ĐẶNG HỮU CHI

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HẦM BIOGAS TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN GIỐNG CƠ SỞ 2 ÔNG PHẠM ĐỨC HÙNG TẠI XÃ HƯƠNG LUNG – HUYỆN CẨM KHÊ – TỈNH PHÚ THỌ

NĂM 2016

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo: Chính Quy Chuyện ngành/Ngành: Địa chính môi trường Khoa: Quản lí tài nguyên

Khóa học: 2013-2017

Thái Nguyên - 2017

LỜI CẢM ƠN

Được sự nhất trí của Ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa Quản Lí Tài Nguyên trong thời gian thực tập tốt nghiệp em đã tiến hành đề tài: “Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm Biogas trong xử lý nước thải chăn nuôi quy mô trang trại, cơ sở 2 Ông Phạm Đức Hùng tại xã Hương Lung – Cẩm Khê – Phú Thọ năm 2016”

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài này ngoài sự cố gắng rất nhiều của bản thân, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong khoa Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: Các thầy cô trong trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, đặc biệt

là thầy cô trong khoa Quản lí Tài nguyên và khoa Môi trường đã trang bị cho

em nền tảng kiến thức vững chắc về Môi trường cũng như các phương pháp quản lý và xử lý bảo vệ môi trường và nhiều lĩnh vực liên quan khác

Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Cô giáo TS Trần Thị Phả - Khoa Môi trường, cô đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều

để em hoàn thành được nội dung đề tài này Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới

cô chú và anh chị công nhân, kỹ sư tại Trang trại đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện trong quá trình học tập và nghiên cứu tại cơ sở

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã hết lòng động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cả về vật chất và tinh thần cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Do trình độ và thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên đề tài không tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Đặng Hữu Chi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

1 pH Là chỉ số đo độ hoạt động của các Ion Hiđrô trong dung dịch

2 DO Là lượng Oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô

hấp của các sinh vật nước

3 COD Là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá

học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ

4 BOD5 Là lượng Oxy cần thiết để oxy hóa hết các chất hữu

cơ và sinh hóa do vi khuẩn

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Sản lượng khí hàng ngày của một số loại nguyên liệu 14

Bảng 2.2 Hiện trạng sử dụng biogas tại 16 tỉnh miền Bắc và miền Trung do VACVINA tiến hành 24

Bảng 4.2.1 Quy mô chăn nuôi của trang trại 37

Bảng 4.2.2 : Diện tích đất sử dụng tại trang trại mô hình VAC 38

Bảng 4.3.2a Số lượng ký sinh trùng ở nguyên liệu nạp và phụ phẩm khí 42

Bảng 4.3.1 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước thải so với Quy chuẩn Việt Nam 62-MT:2016/BTNMT(QCVN) 42

Bảng 4.5.2 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước thải so với Quy chuẩn Việt Nam 62-MT:2016/BTNMT(QCVN) 44

Bảng 4.3.3a Hiệu xuất xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại Ông Phạm Đức Hùng trong tháng 8/2016 46

Bảng 4.3.3b Hiệu xuất xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại Ông Phạm Đức Hùng trong tháng 10/2016 47

tích mẫu tại trang trại Ông Phạm Đức Hùng, cơ sở 2 50

MỤC LỤC

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 2

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Cơ sở khoa học 4

2.1.1 Cơ sở lý luận 4

2.1.2 Cơ sở thực tiễn 5

2.1.3 Phương Pháp Biogas Trong Xử Lý Chất Thải Chăn Nuôi 7

2.1.4 Quá trình sản sinh khí sinh học 14

2.1.5 Lợi ích của công nghệ khí sinh học 16

2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 18

2.2.1Trên thế giới 18

2.2.2Tại Việt Nam 21

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 29

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành 29

3.3 Nội dung nghiên cứu 29

3.4 Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi 29

3.4.1 Phương pháp kế thừa 29

3.4.2 Phương pháp lấy mẫu phân tích 30

3.4.3 Phương pháp phân tích 30

3.4.4 Phương pháp tổng hợp phân tích, xử lý số liệu 31

Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tại xã Hương Lung, huyện Cẩm Khê, Tỉnh Phú Thọ 32

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 32

4.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 33

4.1.3 Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của xã Hương Lung 34

4.2 Khát quát về Quy mô trang trại chăn nuôi lợn giống của Ông Phạm Bá Hùng tại xã Hương Lung-Cẩm Khê-Phú Thọ 35

4.2.1 Quy mô trang trại 35

4.2.2 Cơ cấu đất đai trang trại 38

4.2.3 Thực trạng áp dụng hầm Biogas của trang trại 39

4.3 Đánh giá chất lượng nước đầu vào hầm Biogas tại Trang trại Ông Phạm Đức Hùng, Cơ sở 2 42

4.3.1 Chất lượng nước thải trước khi đưa vào hầm Biogas xử lý của Trang trại Ông Phạm Đức Hùng, Cơ sở 2 42

4.3.2 Chất lượng nước thải sau khi đưa vào hầm Biogas xử lý của Trang trại Ông Phạm Đức Hùng, Cơ sở 2 44

4.3.3 Hiệu xuất xử lý của hệ thống hầm Biogas tại trang trại Ông Phạm Đức Hùng 46

4.3.4 Tổng hợp hiệu xuất xử lý trung bình của hầm Biogas sau 3 lần phân tích mẫu tại trang trại Ông Phạm Đức Hùng, cơ sở 2 như sau: 50

4.4 Giải pháp nhằm thúc đẩy sử phát triển công nghệ hầm khí Biogas vào chăn nuôi ở trang trại 52

4.4.1 Giải pháp chung 52

4.4.2 Giải pháp cụ thể 52

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

5.1 Kết luận 56

5.2 KIẾN NGHỊ 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

Phần 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Sản xuất nông nghiệp ở nước ta hiện nay đang giữ vai trò chủ đạo, sự phát triển của ngành trồng trọt góp phần thúc đẩy nghành chăn nuôi phát triển

và giữ vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp Vậy nhưng tăng trưởng trong chăn nuôi đã gây ra nhưng tác động không tích cực đến môi trường do chất thải ra từ ngành chăn nuôi Việc cần thiết là tìm ra giải pháp để xử lý chất thải trong chăn nuôi để bảo vệ sự phát triển bền vững của nền nông nghiệp Ở Việt Nam, việc nghiên cứu các ứng dụng rộng rãi công nghệ khí sinh học là một trong các giải pháp chủ yếu nhằm giải quyết tình trạng ô nhiễm mội trường, vừa để cung cấp nguồn chất đốt, tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả cho gia đình

Trong giai đoạn hiện nay, các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ hay thậm trí là các trang trại qui mô nhỏ, do không có đủ khả năng, hay do trình độ dân trí còn thấp nên vẫn tồn tại hình thức chăn nuôi truyền thống như chuồng trại gần nhà hoặc trong nhà, chất thải thải trực tiếp ra môi trường chưa qua xử lý, gây mùi hôi khó chịu, gây ô nhiễm môi trường xung quanh, gây mất vẻ mỹ quan môi trường Phân và nước thải trong chăn nuôi đe dọa trực tiếp tới sức khỏe con người và vật nuôi, đó là môi trường tốt cho ruồi nhặng phát triển nhanh Chúng là ký sinh trùng trung gian lây truyền bệnh tật cho con người và vật nuôi Bên cạnh đó, mùi hôi thối của chất thải chăn nuôi còn ảnh hưởng đến hộ gia đình chăn nuôi và các hộ gia đình xung quanh

Trước thực trạng trên, để ngành chăn nuôi phát triển hiệu quả và bền vững đòi hỏi phải có biện pháp quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi một cách tốt nhất Trong thực tế, cũng có các dự án nghiên cứu để giảm thiểu ô nhiễm của chất thải và tận dụng nguồn chất thải cho các công việc khác Tạo ra khí sinh học Biogas(KSH Biogas) là một biện pháp hiệu quả nhất, vùa xử lý được

chất thải cũng như cung cấp được một lượng khí đốt để sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày Tuy vậy, trong quá trình áp dụng cũng gặp khá nhiều khó khăn nên chưa áp dụng được rộng rãi [7]

Từ những yêu cầu trên, và được sự hướng dẫn tận tình của cô giáo TS Trần Thị Phả, bản thân em tiến hành thực hiện đề tài ”Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm Biogas trong xử lý nước thải chăn nuôi quy mô trang trại chăn nuôi lợn giống, sơ sở 2 Ông Phạm Đức Hùng Tại Xã Hương Lung – Huyện Cẩm

Khê – Tỉnh Phú Thọ năm 2016“ nhằm tìm ra giải pháp để có thể áp dụng

được phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm Biogas cho các hộ gia đình và trang trại chăn nuôi để giải quyết vấn đề ô nhiễm từ chất thải chăn nuôi, đồng thải đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp, chăn nuôi Việt Nam

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài

- Thông qua việc điều tra phân tích về hầm Biogas áp dụng tại trang trại Ông Phạm Đức Hùng tại xã Hương Lung – Huyện Cẩm Khê – Tỉnh Phú Thọ để đưa ra những hiệu quả mà hầm Biogas đem lại

- Phát hiện những khó khăn và đưa ra biện pháp khắc phục và hạn chế của những khó khăn đó

- Nâng cao sử hiểu biết của người chăn nuôi trong việc sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi

- Yêu cầu: số liệu thu thập phải khách quan, trung thực, chính xác Đánh giá được hiệu quả sử dụng hầm Biogas Đề xuất những giải pháp, kiến nghị phải có tính khả thi, phù hợp với điều kiện thực tế của trang trại

1.3 Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: nâng cao kiến thức và kỹ năng , rút ra kinh nghiệm thực tiễn phục vụ công tác bảo vệ môi trường, vận dụng, phát huy và nâng cao kiến thức đã được học

- Ý nghĩa trong thực tiễn: đánh giá được hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi của hầm Biogas ở trang trại Ông Phạm Đức Hùng tại xã Hương Lung – Huyện Cẩm Khê – Tỉnh Phú Thọ Từ đó, có cơ sở để áp dụng hầm Biogas cho các hộ gia đình, trang trại chăn nuôi, có các biện pháp quản lý và sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải tại gia đình,trang trại và các nơi khác.

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học

2.1.1 Cơ sở lý luận.

2.1.1.1 Định nghĩa về chất thải chăn nuôi

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế nước ta, vấn đề ô nhiễm môi trường trở thành vấn đề bức thiết hiện nay Một trong những nguồn chất thải gây ô nhiễm môi trường là chất thải từ chăn nuôi Việc quản

lý và sử dụng các nguồn chất thải chăn nuôi còn rất nhiều bất cập

Chất thải chăn nuôi được phân thành ba loại: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí bao gồm CO2, NH3 Trong đó, chỉ một phần nhỏ chất thải rắn được ủ làm phân bón, một phần được sử dụng trực tiếp tưới cho hoa màu và nuôi cá

2.1.1.2 Phân loại chất thải chăn nuôi

- Chất thải lỏng bao gồm: nước tiểu, nước tắm cho vật nuôi, nước rửa chuồng…

- Chất thải rắn bao gồm: chủ yếu là phân, xác xúc vật, thức ăn dư thừa của vật nuôi, vật liệu lót chuồng trại và các chất thải có độ ẩm từ 50% - 83% với tỷ lệ NPK cao

- Chất thải khí bao gồm: các khi như CO2, NH3, N2O, mùi hôi chuồng nuôi hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kỵ khí và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa cúa các chất hữu cơ trong phân, nước tiểu gia súc hay thức ăn thừa sẽ sinh ra các khí độc hại và các khí có mùi hôi thối

Một số trang trại lớn đã có biện pháp xử lý chất thải ở một số trang trại vẫn chưa được quan tâm Đặc biệt, chăn nuôi nhỏ lẻ hộ gia đình việc xử lý chất thải gần như bị thả nổi Một số nguyên nhân là do người dân chưa hiểu rõ tầm quan trọng của việc xử lý nguồn chất thải; kinh phí phục vụ cho việc xử

lý còn thấp; luật xử lý chất thải chưa đồng bộ và khó áp dụng; chăn nuôi nhỏ

lẻ cũng là một trong những nguyên nhân làm việc quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi gặp nhiều khó khăn

trường

+ Chất thải chăn nuôi thể làm nguy hại đến độ phì đất, có thể gây ô nhiễm đất

+ Làm phú dưỡng nước, ô nhiễm nước mặt, nước ngầm

+ Chất thải chăn nuôi còn phát thải vào khí quyển nhiều khí nhà kính như CO2; NH3; N2O

+ Gây mùi khó chịu, ảnh hưởng tới sức khỏe các hộ dân xung quanh

2.1.1.4 Nguyên nhân chủ yếu gây ra ô nhiễm

+ Phần lớn các hộ chưa xây dựng được hệ thống xử lý chất thải khép kín

+ Trang trại nằm cách khu dân cư nhưng công nghệ xử lý chất thải phần lớn vẫn là chôn lấp do thiếu kinh phí và công nghệ

+ Đa số chăn nuôi nhỏ lẻ thiếu sự quy hoạch tổng thể của địa phương dẫn đến sự phát triển manh mún, thiếu sự đầu tư, gây ô nhiễm môi trường [5]

2.1.1.5 Lợi ích của chất thải chăn nuôi

2.1.2 Cơ sở thực tiễn

2.1.2.1 Chế phẩm EM sinh học

EM (Effective Microorganisms) là các vi sinh vật hữu hiệu Do Gs.Ts Teruo Higa – Trường Đại học Tổng hợp Ryukyus, Okinawoa, Nhật Bản sáng tạo và áp dụng vào đầu năm 1980 Trong chế phẩm này có khoảng 80 loài vi sinh vật kỵ khí và hiếu khí thuộc các nhóm: vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn 80 loài vi sinh vật này được lựa chọn từ 2.000 loài được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm và công nghệ

lên men Gồm 5 nhóm vi sinh vật: vi khuẩn Bacillus, vinh khuẩn quang hợp,

vi khuẩn Lactic, nấm men, xạ khuẩn

+ Tăng sản lượng và chất lượng chăn nuôi

+ Tiêu diệt các vi sinh vật có hại, hạn chế sự ô nhiễm trong chuồng trại chăn nuôi

Có nhiều cách sử dụng chế phẩm EM trong chăn nuôi: trộn cùng thức

ăn, nước uống vật nuôi, phun quanh chuồng trại, đưa vào bồn chứa phân [1]

- Zeolit là loại vật liệu không gây độc đối với người và vật nuôi có ứng dụng hiệu quả trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản, nông nghiệp, chăn nuôi, bảo vệ môi trường…

- Zeolit được sản xuất dưới dạng bột hoặc viên xốp từ cao lanh tự nhiên

có sẵn ở Việt Nam Nhờ có cấu trúc nên các lanh bị phá vỡ hoàn toàn và tự chúng sắp xếp lại tạo thành lỗ rỗng, nên có khả năng hấp phụ các ion kim loại, amoni, chất hữu cơ độc hại lơ lửng trong nước và tự chìm xuống đáy

- Ngoài ra, còn sử dụng loại sản phẩm này để trộn lẫn với phân bón tạo

ra một loại phân bón hủy chậm, vừa có tác dụng tiết kiệm nguồn phân bón, giữ độ ẩm mà còn có tác dụng điều hòa pH cho đất

2.1.2.3 Dùng thực vật

- Cây muỗi nước (cần tây nước) là cây bản địa vùng Đông Nam Á, thân

và lá có thể ăn sống hoặc chín như một loại rau Nó sinh sản theo cách phân chia rễ và sinh trưởng tốt trong môi trường nước nông cho tới 20 cm

- Cây bèo lục bình (bèo nhật bản) có nguồn gốc Nam Mỹ, sinh trưởng

và phát triển nhanh, khỏe và nổi trên mặt nước

- Ngoài ra còn có cây thủy trúc, rau muống cũng có thể xử lý chất thải chăn nuôi

- Các cây thủy sinh này có thể thu hoạch và dùng làm phân hữu cơ

2.1.2.4 Mô hình VAC.

VAC (vườn - ao - chuồng) là phương pháp hữu hiệu và bền vững để xử

lý chất thải chăn nuôi tiến tới nền công nghiệp sạch Gắn kết chặt chẽ trồng trọt và chăn nuôi vừa hạn chế ô nhiễm môi trường vừa sử dụng ít phân bón hóa học, tiết kiệm năng lượng và đây là mô hình dễ áp dụng đối với chăn nuôi quy mô trang trại

2.1.3 Phương Pháp Biogas Trong Xử Lý Chất Thải Chăn Nuôi

2.1.3.1 Khái niệm chung

- Khái niệm: Biogas hay khí sinh học hỗn hợp là khí metan (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự phân hủy các vật chất hữu cơ Metan cũng là một khí tạo ra hiệu ứng nhà kính gấp 25 lần hơn khí Cacbonic (CO2) Theo ước tính Bộ năng lượng Hoa kỳ, nếu sử dụng tất cả nguồn nguyên liệu có thể tạo ra khí sinh học để dùng trong vẩn chuyển thì năng lượng này có thể làm giảm 500 triệu tấn khí Cacbonic hàng năm, tương đương với số lượng 90 triệu

xe dùng trong một năm

- Thành phần: Biogas có thành phần CH4 (50,60%) và CO2 (>30%) còn lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO… được thủy phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 – 400C, nhiệt trị thấp của CH4

là 1012 Btu/ft3 (37,71.103J/m3) do đó có thể sử dụng Biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong Để sử dụng Biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý Biogas trước khi sử dụng tạo nên hỗn hợp nổ với không khí Khí H2S có thể

ăn mòn các chi tiết trong động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của Biogas [10]

2.1.3.2 Một số hầm Biogas sử dụng trong xử lý chất thải

- Các 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 Có hai loại Biogas theo hai khu vực: khu vực nông thôn và khu vực công nghiệp

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 xậy dựng cho các hộ gia đình riêng biệt

Loại 1: Biogas có nắp vòm cuốn

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 hủy nhưng chiều ngang của lối vào và lối ra là bằng nhau

Cấu tạo bao gồm:

+ Ngăn trộn: là nơi mà nước và phân động vật được trộn lẫn với nhau trước khi vào ngăn phân hủy

+ Ngăn phân hủy: là nơi mà phân và nước từ găn 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 hủy, khi sử dụng khí

ga, các chất cặn lắng ở dạng lỏng trong ngăn áp lực sẽ chảy ngược lại vào ngăn phân hủy để đẩy khí ga 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 sẻ 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 lũy được sẽ đẩy phần cặn và nước trong đáy ngăn phân hủy chảy ngược lại vào ngăn phân hủy 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

Cấu tạo của các hầm Biogas ở nông thôn khá đơn giản, có thể 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 vào nông thôn Việt Nam Mô hình hầm Biogas phổ biến trong thực tế

Đối với hầm xây dành riêng cho các hộ gia đình, các hầm này có 5 bộ phận như sau:

+ Bộ phận phân hủy: là nơi chưa nguyên liệu và đảm bảo những điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy kỵ khí xẩy ra Đây là bộ phận chủ yếu của hầm, còn gọi là thể tích phân hủy

+ Bộ phận chứa khí: khí sinh ra từ bộ phận phân hủy được thu và chứa tại đây Yêu cầu cơ bản của bộ phận chứa khí là phải kín

+ Lối vào: là nơi để nạp nguyên liệu bổ xung vào để phân hủy

+ Lối ra: nguyên liệu sau khi đã phân hủy được lấy ra (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

Về cơ bản thì cấu tạo của Biogas luôn có 5 bộ phận cơ bản trên Khi xây dựng nhà vệ sinh được liên kết với các hầm Biogas và cũng được phổ hóa cho việc xử lý chất thải con người Vì vậy, nhiều mô hình Biogas được xây

dựng liên kết với nhiều hộ gia đình riêng biệt như một khu chung cư nhưng điều này cần sự quản lý chặt chẽ

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

kế phức tạp, khi xây dựng khó khăn vì đòi hỏi chính xác cao, trong khi trình

độ thợ xây ở các vùng nông thôn hiện nay 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 hủy, áp lực ga trong hầm lớn nên chỉ cần một vết nức 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 hủy trong hầm Hầm phân hủy thường xẩy

ra hiện tượng thiếu nước, hiệu quả sản xuất ga thấp Giá xây dựng hầm Biogas so với mức thu nhập vùng nông thôn hiện nay là khá cao từ 4 – 5 triệu đồng/1 hầm 7 m3

Loại 2: Biogas bằng túi chất dẻo

Mô hình này được du nhập từ cô-lôm-bia Được cấu tạo bởi 2 – 3 lớp túi ni-lông lồng vào nhau làm một, dài 7 – 10 m, đường kính 1.4m được đặt nửa nổi nửa chìm trên mặt đất túi này được gắn với hệ thống sành tạo đầu vào đầu ra

Túi dự trữ 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:

+ Dễ bị thủng do các tác động cơ học

+ Vật liệu chất dẻo dễ bị lão hóa dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời + Chiếm diện tích đất

Hai loại hình cơ bản trên được giới thiệu dùng để sử dụng cho quy mô

hộ gia đình ở nông thôn Khi Biogas đã rất phát triển có thể hướng tới xây dựng Biogas thành các nhà máy ở nông thôn tại các khu vực có tiềm năng, có

7 loại hình nhà máy Biogas khác nhau chính thức được ghi nhận bởi MNES (Bộ Năng Lượng và Các Nguồn Năng Lượng Mới) đó là:

- Nhà máy hình trống nổi với một xilanh phân hủy

- Nhà máy hình vòm cố định với bể xây bằng gạch

- Nhà máy hình trống nổi với bể phân hủy bán cầu

- Nhà máy hình vòm cố định với một bể phân hủy bán cầu

- Nhà máy hình trống nổi làm bằng sắt góc cạnh và phôi nhựa

- Nhà máy hình trống nổi làm bằng bê tông gia cố phức hợp tiền chế

- Nhà máy hình trống nổi làm bằng sợi tủy tinh gia cố

Những loại hình này muốn đưa vào sử dụng cần sự bảo trợ của các cấp chính quyền, cần áp dụng trợ cấp của chính phủ thì mới đủ khả năng được công nhận chính thức

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

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 chứa hàm lượng BOD và COD 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 hủy 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

Qui trình công nghệ có thể được thiết kế cho 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

- Cơ chế hoạt động và hiệu xuất xử lý chất thải

MO

MO

MO

Hình 3: Sơ đồ mô tả quá trình phân hủy thành khí Biogas

Ban đầu nước và phân được trộn lẫn với nhau trong ngăn trộn, sau đó được chuyển sang ngăn phân hủy Tại đây, phân và nước 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 Tại ngăn áp lực, các lớp cặn lắng từ ngăn phân hủy được thu lại, khí ga tích lũy được sẽ đẩy phần cặn và nước trong đáy ngăn phân hủy chảy vào ngăn áp lực khi mở van lấy khí ga thì nước trong ngăn áp lực sẽ chảy ngược lại vào ngăn phân hủy và sẽ đẩy khí ga ra để sử dụng Hệ

Phân động vật

Quá trình lên men

Khí Biogas

Quá trình thủy phân

Quá trình axit hóa

Quá trình axetic hóa

Quá trình metan hóa

thống này gọi là hệ thống động lực Ngăn áp lực cũng thu các loại phân thừa Ngăn này có đường ống thoát ra ở đáy hầm, khi mở nắp ống thì phân và nước

sẽ đẩy phần ở đáy hầm ra qua ngăn chứa và lọc cát Phần cặn lắng thu được

có thể được sử dụng như là phân bón để cải thiện đất cho sản xuất nông nghiệp hoặc bán ra thị trường

Nếu bảo quản và vận hành tốt hệ thống hầm Biogas không bị rò rỉ thì

có thể hoạt động được trong khoảng 10 đến 20 năm

Giai đoạn quan trọng nhất để sinh ra khí ga được xẩy ra trong bộ phận phân hủy Nguyên liệu được nạp vào trộn lẫn với nước sẽ biến đổi thành các chất hóa học khác nhau nhờ vào nhóm sinh vật khác nhau Giai đoạn 1: phân động vật nhờ vào nhóm sinh vật prychrophilic biến đổi thành acid hữu cơ Giai đoạn 2: nhờ nhóm sinh vật Mesophilic biến đổi thành acid acetic Giai đoạn cuối cùng sinh ra khí ga nhờ quá trình phân hủy của nhóm sinh vật themophilic

Sự chuyển đổi hiếm khí của chất thải nói chung có thể diễn tả như sau: Chất hữu cơ + H2O + dinh dưỡng tế bào mới + chất hưu cơ phân hủy +

độ trên 15 – 200C Độ pH cân bằng tốt nhất là vào khoảng 7 – 8.5, nếu độ pH thấp hơn thì khí ga sẽ không sản sinh

Đối với hiệu xuất xử lý của hầm Biogas: mỗi hầm Biogas tương ứng với mỗi thể tích khác nhau, tùy thuộc vào loại và số lượng gia súc mà hộ gia đình đó có,cần tính toán cụ thể để tránh lãng phí trong xây dựng và tính tới chất lượng của hầm

2.1.4 Quá trình sản sinh khí sinh học

2.1.4.1 Các giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí

- Khí sinh học có thể thu được từ bất kỳ chất thải hữu cơ nào và giải phóng được một lượng khí biogas từ 0.4 – 0.6 m3/kg nguyên liệu hữu cơ khô Phân gia súc có thể được dùng làm “chất mồi” ban đầu, phối trộn với các chất thải thực vật, ứa động quy trình kỹ thuật dưới tác dụng của vi sinh vật (VSV) yếm khí sẽ cho khí Biogas và phân hữu cơ sinh học

- Các nguyên liệu chứa lignhin như rơm rạ nên băm nhỏ và pha trộn trước khi đưa vào hầm ủ để phân hủy

- Sản lượng khí hằng ngày của 1 số loại nguyên liệu

Bảng 2.1 Sản lượng khí hàng ngày của một số loại nguyên liệu

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

+ Giai đoạn thủy phân (hydrolysis)

+ Giai đoạn axit hóa (acidgensis)

+ Giai đoạn metan hóa (methanogenesis)

Ba giai đoạn này không hoàn toàn tách bạch mà đan xen lẫn nhau

* Giai đoạn thủy phân: 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 gluczo Các vi khuẩn tham gia trong giai đoạn này được gọi là vi khuẩn thủy phân

* Giai đoạn sinh axit: các chất đơn giản được sinh ra giai đoạn đầu tiếp tục được phân giải thành axit hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn như axit axetic, axit propionic… 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 axenton

để tạo ra H2 Axit axetic và CO2 ở giai đoạn này sinh nhiều axit nên pH của môi trường giảm mạnh

* Giai đoạn sinh metan: đây là giai đoạn quan trọng nhất của quá trình, các sản phẩm của giai đoạn hai cực được bến thành khí metan là tạo ra CH4 và

CO2 Các vi khuẩn tham gia quá trình được gọi là vi khuẩn sinh metan, các loại quan trọng nhất là methanobacterium arbophilicum, M.fomicum, M.ruminantum, M.mobile…

Trên thực tế, 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 kìm hãm, thậm chí còn gây tê liệt cả hệ thống

2.1.4.2 Các nguyên liệu để sản xuất khí sinh học

* Nguyên liệu có nguồn gốc động vật

Trong loại này bao gồm: phân gia súc, gia cầm, phân bắc, các bộ phận

cơ thể động vật xác động vật chết, rác và nước thải của lò mổ, cơ sở chế biến thủy, hải sản

Phân trâu, bò, lợn phân hủy nhanh hơn phân gia cầm, phân bắc nhưng sản lượng khí của phân gia cầm, phân bắc lại cao hơn

* Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật

Bao gồm lá và thân cây như: phụ phẩm cây trồng rơm, rạ, thân lá ngô, khoai, rác sinh hoạt hữu cơ, rau, củ, quả, lương thực, cỏ và các loại cây xanh hoang dại: rong, bèo, cây phân xanh

2.1.5 Lợi ích của công nghệ khí sinh học

2.1.5.1 Những lợi ích kinh tế của công nghệ khí sinh học (Biogas)

Lợi ích từ sử dụng khí sinh học: sản sinh năng lượng phục vụ sản xuất

- Lợi ích về trồng trọt: bã thải trông hầm khí sinh học sau khi được xử

lý có hàm lượng đạm và nitơ lớn rất tốt dùng làm phân bón trong sản xuất nông nghiệp:

+ Tăng năng suất cây trồng: ở Trung Quốc dùng bã thải bón cho lúa trong hai năm liền từ 1980 tới 1982 năng suất tăng 6,1 – 19,2% so với không dùng + Hạn chế sâu bệnh và cỏ dại: theo kinh nghiệm của một số kỹ thuật viên khí sinh học của dự án (chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi

Việt Nam) thì phân khí sinh học có thể ức chế bệnh khô vằn, hạn chế sâu đục thân, bọ rầy xanh, rầy nâu

+ Cải tạo đất: ở Trung Quốc sau 3 năm bón phân khí sinh học cho 106 ha (1982 – 1986) hàm lượng chất hữu cơ trong đất tăng từ 1,3% - 1,7%, năng suất gấp đôi đạt 18,7 tấn/ha giảm lượng phân bón hóa học sử dụng cho mỗi vụ

- Lợi ích về chăn nuôi:

+ Vệ sinh chuồng trại: chuồng trại sạch sẽ, giảm mùi hôi

+ Dùng bã thải làm thức ăn gia súc: bổ sung cho lợn, cá

- Lợi ích về thủy sản: dùng bã thải cho cá ăn có hiệu quả cao hơn phân chuồng

- Lợi ích khác: xử lý hạt giống, nuôi giun đất, trồng nấm

2.1.5.3 Lợi ích về vệ sinh môi trường

- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở vùng nông thôn: cải thiện vệ sinh môi trường, giảm mầm bệnh, trứng giun và ruồi muỗi

- Bảo vệ nguồn tự nhiên, giảm chặt phá rừng, giảm ô nhiễm nguồn nước

- Cải thiện bảo vệ đất

và công nghệ khí sinh học ngày một hoàn thiện và phát triển Công nghệ này

phát triển mạnh ở nhiều nước trên thế giới Tại Việt Nam, với nguồn nguyên liệu dồi dào cộng với nhận được sự ưu ái từ các chương trình dự án, Biogas

đã trở thành một mô hình phát triển ở nhiều nơi như: Hà Nội, Hà Nam, Hải Dương, Thái Nguyên [6]

2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.2.1 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 hủy 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 xẩy gia đã tạo tiền đề cho việc phát triển phân hủy 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 metan từ phân lợn bằng quá trình Mesophilic của tác giả Humenik và cộng sự, năm 1979

- Tài liệu về phân hủy 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 ủ Biogas ở nhiệt

Công nghệ Biogas ngày càng phát triển và hướng tới nhiều đặc tính tốt hợn Điều đầu tiên được nhắc đến trong hoàn cảnh thiếu 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 duy tu bảo trì thuận tện Để đảm bảo hơn nữa cho tài chính thì chi phí vốn, chi phí vận hành mang tính cạnh tranh cao và tự động hóa 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 trang trại chăn nuôi, nhà máy chế biến thực phẩm, khu dân cư (trung bình tốc độ tăng là 300 công trình/năm) Hằng năm sản xuất 20 triệu m3 khí sinh học, cung cấp cho 5.59 triệu gia đình sử dụng và phát triển với công suất 866kW, sản xuất thương mại 24900 tấn phân bón và 7000 tấn thức ăn gia súc

Ở cộng hòa 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 hủy 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 khế 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

Theo ước tính của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ, nếu sử dụng tất cả nguồn nguyên liệu có thể tạo ra khí sinh học để dùng trong vận chuyển thì năng lượng này có thể làm giảm 500 triệu tấn khí CO2 hàng năm, tương đương với

số lượng 90 triệu xe dùng trong 1 năm

Ví dụ: Thụy Điển đã triển khai một dự án mang tên Biogas City, dưới

sự trợ giúp của nhóm chuyên gia đến từ volvo là các nhà kinh tế và bảo vệ môi trường Những phương tiện công cộng như xe buýt, taxi hoạt động trong thành phố sẽ sớm sử dụng hoàn toàn Biogas từ năm 2008 Biogas City dự tính

sẽ xậy dựng hệ thống cung cấp với mật độ 10 trạm bơm nhiên liệu thông thường sẽ có một trạm Biogas Chính phủ Thụy Điển sẽ chịu trách nhiệm đảm bảo giá Biogas rẻ hơn 30% so với xăng thông thường qua chính sách thuế Theo số liệu thống kê của Bộ Nông Nghiệp Trung Quốc riêng trong lĩnh vực chăn nuôi năm 2006 có 460 công trình khí sinh học cung cấp cho 5,59 triệu gia đình sử dụng, phát điện với công suất 866kW, sản xuất thương mại 24.900 tấn phân bón và 700 tấn thức ăn gia súc Tới cuối năm 2008 số

công trình lớn tăng lên đến 573 và đến năm 2010 có 2000 bể cỡ lớn và 8.5 triệu hầm Biogas

Tại Đức, việc xây dựng các công trình khí sinh học tăng từ 100 thiết bị/năm tăng lên 200 thiết bị/năm vào năm 2000 hầu hết các công trình có thể tích phân hủy từ 1000 tới 1500m3 Có trên 30 công trình quy mô lớn với thể tích phân hủy từ 4000 tới 8000m3 Khí sinh học sản xuất ra được sử dụng đê cung cấp cho các tổ máy đồng phát nhiệt và phát điện có công suất điện là 20,

150, 200, 500kW

Tại Đan Mạch Việc xây dựng các nhà máy kỵ khí tập trung đang trở thành một lựa chọn phổ biến để quản lý chất thải ở những nơi chất thải từ vài nguồn có thể được xử lý phân động vật, phụ phân cây trồng, chất thải hữu cơ của các gia đình

Tại Indonesia người dân có thể tiết kiệm khoảng 30 USD/tháng nhờ sử dụng Biogas Chính phủ Indonesia đẩy mạnh việc sử dụng Biogas như giải pháp cho những vấn đề môi trường [6]

2.2.2 Tại Việt Nam

Ngay từ những năm 1960, chiến dịch phổ biến hầm ủ Biogas đã rầm rộ

và đạt được một số kết quả đáng kể ở khu vực Châu Á – Thái Bình Dương, đặc biệt là ở Trung Quốc và Ấn Độ Biogas được xem như là một giải pháp quan trọng cho vấn đề cung cấp năng lượng và bảo vệ môi trường vùng nông thôn Quá trình trộn và ủ hỗn hợp chất thải hữu cơ, bùn và phế thải nông nghiệp trong hầm ủ Biogas không những cho người nông dân khí đốt mà còn

cả phân bón ruộng

Công nghệ Biogas đã được nghiên cứu và triển khai ở Việt Nam từ những năm 1960 Tuy nhiên thời điểm trước năm 1980, chỉ có một vài nghiên cứu nhỏ lẻ diễn ra tại một số viện nghiên cứu và Trường Đại học Các nghiên cứu thử nghiệm với hầm ủ Biogas có thể tích khoảng 15 – 20m3 đã được tiến

hành nhưng gặp phải một số hạn chế như không đủ nguyên liệu đầu vào và cấu trúc hầm không hợp lý… tóm lại, do những hạn chế kỹ thuật cũng như quản lý nên những nghiên cứu này đã không đạt kết quả và nhanh chóng chấm dứt

Chỉ thực sự đến những năm 1990 Cuộc vận động phát triển công nghệ hầm Biogas mới trỗi dậy ở Việt Nam với sự trợ giúp kỹ thuật của các Viện nghiên cứu và các trường Đại học chuyên ngành, thu được một số thành công:

- Hầm Biogas xây bằng gạch, nắm kim loại nổi (Viện Năng Lượng)

- Hầm Biogas xây bằng gạch nắp dạng vòm (Viện Năng lượng)

- Hầm Biogas xi măng cốt thép nắp hình trụ Loại này sau đó không được áp dụng do bị nứt, rò rỉ

- Hầm Biogas xi măng cốt thép hình trụ (Đại học Cần Thơ)

Quá trình nghiên cứu đã được chuẩn bị rất chi tiết và được triển khai rất nhiều dự án Biogas trong những năm gần đây:

- Trung tâm năng lượng mới, Đại học Cần Thơ tiếp tục phát triển các kiểu Biogas ở miền Nam với sự hợp tác của Đức và Thái Lan

- Dự án SAREC S2 VIE 22 bao gồm Viện chăn nuôi, Đại học Nông Nghiệp Huế phát triển thiết bị ủ Biogas bằng túi nhựa, sau đó phổ biến rộng rãi trên cả nước

- Từ những năm 1994, Hội VAC Việt Nam dưới sự giúp đỡ của Oxfam – Quebec (Canada) đã khởi động dự án thử nghiệm lắp đặt 10 thiết bị Biogas túi nhựa Sau đó, với sự giúp đỡ của tổ chức FAO (tổ chức lương thực

và nông nghiệp liên hợp quốc), UNICEF (Qũy nhi đồng liên hợp quốc), JIVC, TOYOTA (Nhật Bản), hội VAC Việt Nam tiếp tục mở rộng hoạt động này trên phạm vi cả nước Tổng cộng hội VAC đã lắp đặt 5000 thiết bị ủ Biogas trên phạm vi 40 tỉnh thành

Theo đánh giá của tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẻ 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 nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu Từ năm 1986 đến nay, ngành chăn nuôi phát triển khá ổn định

và có xu hướng tăng dần, tốc độ tăng trưởng giá trị đạt bình quân 5,27%/năm, cao hơn ngành trồng trọt và dịch vụ trong gần 26 năm qua, chăn nuôi gia cầm

có sự phát triển khá nhanh, tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm qua các giai đoạn có xu hướng tăng lên rõ rệt hiện nay nước ta sản xuất được khoảng 1,8 triệu tấn thịt hơi các loại trong đó thịt lợn chiếm 78% Có khoảng hơn 90% lượng thịt lợn và trên 60% lượng gia cầm của các hộ nông dân sản xuất

ra được tiêu thụ trên thị trường

Trong những năm gần đây xu hướng chăn nuôi nhỏ lẻ đã giảm đi đáng

kể Tỷ lệ số hộ nuôi 1 con lợn giảm đi rõ rệt từ 45% năm 1994 xuống 30% năm 2001 Tuy nhiên, tỷ lệ số hộ nuôi 2 con năm 2001 vẫn chiếm 67% tổng

số hộ (so với 82% năm 1994) Quy mô phát triển chăn nuôi của các hộ đã lớn hơn nhưng vẫn còn nhỏ, tính chuyên môn hóa chưa cao

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 chướng trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam, do chính phủ Hà Lan trợ, tính đến năm 2011 đã xây được 15.678 hầm Biogas Ước tính chỉ só chưa đến

100 hầm Biogas thương mại, với dung tích khoảng 100-2003 tại các trang trại nuôi lợn Tuy nhiên toàn quốc có tới 17.000 trang trại lợn, nghĩa là mới đạt được 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 hiện Biogas nào được hòa lưới điện quốc gia

Các chuyên gia chỉ ra rằng, nhu cầu tiềm năng ở Việt Nam sẽ là hệ thống Biogas tích hợp, bao gồm thu gom rác thải, các thiết bị sản xuất khí và máy phát điện hoặc thiết bị sản xuất phân bón Hầu hết các khách hàng tiềm năng sẽ là các trang trại chăn nuôi lớn, các nhà máy chế biến nông sản như sắn, với các đơn vị này rất cao, khối lượn chất thải là đáng kể và vì vậy có thể cung cấp đủ cho các hệ thống với quy mô thương mại và thuận lợi hơn trong việc tiếp cận vốn rẻ đầu tư vào các công trình này

Trong xu thế chuyên môn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày càng phổ biến ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới Hiện nay, số lượng trại chăn nuôi quy mô lớn ngày càng tăng Các trại chăn nuôi lợn tập trung có trên 400-500 đầu lợn có mặt thường xuyên trong chuồng nuôi

Bảng 2.2 Hiện trạng sử dụng biogas tại 16 tỉnh miền Bắc và miền Trung

do VACVINA tiến hành

Mô hình Số lượng đã xây dựng và lắp đặt

Hiện trạng bị hỏng, không hoạt động

Tỷ lệ hỏng không còn hoạt động

Hầm có vòm

Túi Biogas bằng

(nguồn: Trung tâm nghiên cứu, phát triển cộng đồng nông thôn) [8]

- Thời kỳ 1995 – 1998, trên địa bàn 16 tỉnh miền Bắc và miền Trung, VACVINA (Hội làm vườn Việt Nam) đã tiến hành triển khai chương trình phát triển Biogas, thông qua các hoạt động: xây dựng mô hình trình diễn, tập huấn đào tạo cán bộ kỹ thuật cho địa phương, hỗ trợ kỹ thuật cho các gia đình nông dân xây dựng hầm Biogas

Đây là số liệu thử nghiệm, tỷ lệ thất bại còn rất lớn, những hạn chế của

mô hình còn rất nhiều nên cần được nghiên cứu, cải tiến

Năm 1996, chương trình vệ sinh môi trường và nước sạch quốc gia đã phát động phong trào Biogas, hàng trăm bể Biogas bằng các loại vật liệu khác nhau như gạch, xi măng, composit đã được lắp đặt ở một số tỉnh như Hà Tây, Nam Định

Loại composit có nhiều ưu điểm, tuy nhiên giá thành đắt nên không khả thi với nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống và nhận thức về cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường ở nông thôn, công nghệ Biogas trở nên nổi tiếng và được đón nhận ở mọi nơi Cho đến thời điểm này đã có khoảng 20000 bể Biogas trên phạm vi cả nước, trong đó 12000 bể nhựa Tuy nhiên, so với tỷ lệ nông thôn chiếm tới 75% dân số Việt Nam (80 triệu người) thì số lượng bể Biogas này vẫn còn khiêm tốn

- Từ những năm 2003, dự án hợp tác Hà Lan – Việt Nam với số vốn hơn

1 triệu USD tài trợ cho xây bể sản xuất Biogas quy mô hộ gia đình và khu dân cư ở một số tỉnh Việt Nam

Văn phòng dự án khí sinh học Trung ương cho biết Chính phủ Hà Lan

sẽ viện trợ không hoàn lại cho Việt Nam 3.1 triệu euro để xây dựng thêm

140000 công trình Biogas ở 5 tỉnh, thành phố trên cả nước trong gia đoạn

2007 – 2010 Đây là cam kết của đại sứ Hà Lan tại Việt Nam Andre Haspels sau khi chương trình này đoạt giải thưởng năng lượng toàn cầu năm 2006 Trong giai đoạn này, dự án sẽ dần mở rộng triển khai trên khoảng 50 tỉnh, thành như Hải Dương, Lạng Sơn, Hải Phòng, Yên Bái, Bắc Ninh, Hòa Bình, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Đắc Lắc, Hà Nam, Vĩnh Phúc, Thừa Thiên Huế, Bình Định, Hà Tây, Nam Định, Đồng Nai, Hà Nội, Sơn La, Trà Vinh, Tiền Giang, Thái Nguyên, Phú Thọ, Bắc Giang,… mục tiêu là xây dựng thêm

140000 công trình biogas

Tổng kinh phí cho giai đoạn này là 44.8 triệu euro bao gồm gần 3.5 triệu euro vốn đối ứng của các tỉnh tham gia dự án, 3.1 triệu euro viện trợ

không hoàn lại của phía Hà Lan và hỗ trợ kỹ thuật của tổ chức phát triển Hà Lan tương đương 0,6 triệu euro Số còn lại, 28 triệu euro do người dân đầu tư Chương trình cũng có kế hoạch đề nghị chính phủ Việt Nam chấp nhận khoản vay phát triển 9,6 triệu euro từ quỹ đặc biệt của chính phủ Đức và sẽ tài trợ lại chương trình thông qua Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn Số còn lại là 28 triệu USD do người dân tự đầu tư Theo văn phòng dự án khí sinh học trung ương, chi phí trung bình xây dựng một công trình 8 m3 khí ga hoàn chỉnh khoảng từ 5,6 triệu đồng Dự án cung cấp một khoản trợ giá là 1,2 triệu đồng/công trình, tương đương 21% tổng đầu tư một công trình khí sinh học cho các hộ dân tham gia dự án

Tại Việt Nam: công tác thí nghiệm, triển khai áp dụng công nghệ Biogas đã được chú ý và phổ biến ở hầu hết các tỉnh thành trên cả nước Ngày nay khi công nghệ càng phát triển thì các nhà khoa học đã tạo nên công trình

có tuổi thọ cao, phù hợp với mức sống và thu nhập của người dân Các ứng dụng như bếp đun, lò sưởi, lò nấu nướng nóng… Việt Nam sẽ tiến xa hơn nữa trong công nghệ này như chạy nhà máy phát điện

Tại Hà Nội: Hà Nội là thủ đô của nước Việt Nam –thành phố lớn thứ hai cả nước Sau khi mở rộng địa giới hành chính vào thánh 8 năm 2008, Hà Nội hiện nay có diện tích 3324.92 km2, gồm một thị xã, 10 quận và 18 huyện ngoại thành Cùng thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội là một trong hai trung tâm kinh tế của quốc gia Năm 2007, GDP của thành phố tăng khoảng 12.1%, tổng giá trị xuất khẩu đặt trên 4 tỷ USD, tổng thu ngân sách khoảng 45709 tỷ đồng

Hà Nội cũng là một trung tâm văn hóa, giáo dục với các nhà hát, bảo tàng, các làng nghề truyền thống, những cơ quan truyền thông cấp quốc gia và các trường đại học lớn

Cùng với sự phát triển nhanh chóng kéo theo các vấn đề môi trường của thủ đô thì cũng cần quan tâm tới các vùng ngoại thành Trung tâm nghiên