Khảo sát hiện trạng sử dụng hầm ủ biogas xử lí chất thải chăn nuôi và hiệu quả bảo vệ môi trường tại xã hùng mỹ, huyện chiêm hóa, tỉnh tuyên quang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN ====== TRƯƠNG THỊ LAN KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS XỬ LÍ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ HIỆU QUẢ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TẠI XÃ HÙNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH - KTNN

======

TRƯƠNG THỊ LAN

KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS

XỬ LÍ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ HIỆU QUẢ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TẠI XÃ HÙNG MỸ,

HUYỆN CHIÊM HÓA, TỈNH TUYÊN QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sinh học ứng dụng

HÀ NỘI, 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH - KTNN

======

TRƯƠNG THỊ LAN

KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS

XỬ LÍ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ HIỆU QUẢ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG TẠI XÃ HÙNG MỸ,

HUYỆN CHIÊM HÓA, TỈNH TUYÊN QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sinh học ứng dụng

Người hướng dẫn khoa học

ThS LƯU THỊ UYÊN

HÀ NỘI, 2018

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài “Khảo sát hiện trạng sử dụng hầm ủ

Biogas xử lí chất thải chăn nuôi và hiệu quả bảo vệ môi trường tại xã Hùng Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang.”

Ngoài sự cố gắng của bản thân , tôi còn nhận được sự giúp đỡ, hướng

dẫn chỉ bảo tận tình của cô giáo Th.s Lưu Thị Uyên và sự giúp đỡ của các

cán bộ xã Hùng Mỹ

Tới nay khóa luận của tôi đã được hoàn thành Tôi xin chân thành cảm

ơn cô giáo Th.s Lưu Thị Uyên đã giúp đỡ tôi tận tình và chu đáo về chuyên

môn trong quá trình thực hiện đề tài Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn chân

thành tới các cán bộ xã Hùng Mỹ đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành

khóa luận này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới những người thân và bạn bè đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ và khích lệ tôi trong suốt thời gian tôi học tập

và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 09 tháng 5 năm 2018

Sinh viên

Trương Thị Lan

LỜI CAM ĐOAN

Để đảm báo tính trung thực của khóa luận, tôi xin cam đoan:

Khóa luận tốt nghiệp: “Khảo sát hiện trạng sử dụng hầm ủ Biogas xử

lí chất thải chăn nuôi và hiệu quả bảo vệ môi trường tại xã Hùng Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang.” là công trình nghiên cứu của cá

nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của cô giáo Th.s Lưu Thị Uyên Các kết quả nghiên cứu trong khóa luận là trung thực và các thông tin trích dẫn

trong khóa luận này đều được ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 09 tháng 5 năm 2018

Sinh viên

Trương Thị Lan

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Bộ NN&PTNT Bộ nông nhiệp và phát triển nông thôn

MỤC LỤC

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

PHẦN 2 NỘI DUNG 3

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3

1.1 Quản lí và xử lí chất thải chăn nuôi 3

1.1.1 Chất thải chăn nuôi ở Việt Nam 3

1.1.2 Một số nghiên cứu về ô nhiễm chất thải chăn nuôi 4

1.1.3 Quản lí chất thải chăn nuôi 5

1.1.4 Quản lí chất thải chăn nuôi tại tỉnh Tuyên Quang 7

1.2 Tổng quan về công nghệ Biogas 8

1.2.1 Nguồn nguyên liệu thô và nguyên lý của quá trình chuyển hóa để sản xuất Biogas 8

1.2.2 Thành phần, tính chất Biogas 9

1.2.3 Hầm Biogas (Thiết bị khí sinh học) 9

1.2.4 Lợi ích của công nghệ Biogas 12

1.3 Ứng dụng công nghệ Biogas ở Việt Nam 14

1.3.1 Quá trình phát triển công nghệ Biogas ở Việt Nam 14

1.3.2 Quá trình phát triển công nghệ Biogas tại Tuyên Quang 14

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Đối tượng nghiên cứu 17

2.2 Phương pháp nghiên cứu 17

2.2.1 Phương pháp điều tra bằng phiếu khảo sát 17

2.2.2 Phương pháp phỏng vấn, tham khảo ý kiến 17

2.2.3 Phương pháp quan sát 17

2.3 Nội dung nghiên cứu 17

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 18

3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của địa phương 18

3.2 Tình hình phát triển chăn nuôi tại xã Hùng Mỹ 18

3.3 Xử lí chất thải chăn nuôi và công nghệ Biogas tại xã Hùng Mỹ 20

3.3.1 Phương thức xử lí chất thải chăn nuôi tại Hùng Mỹ 20

3.3.2 Công nghệ Biogas tại xã Hùng Mỹ 22

3.3.2.1 Phát triển hầm ủ Biogas tại Hùng Mỹ 22

3.3.2.2 Đặc điểm hầm Biogas tại Hùng Mỹ 23

3.3.2.3 Các loại hình sử dụng Biogas trong hộ gia đình tại Hùng Mỹ 24

3.3.2.4 Lý do người dân lắp đặt hầm 25

3.3.2.5 Ý kiến về công nghệ Biogas của các hộ gia đình 26

3.3 Hiệu quả bảo vệ môi trường của hầm ủ Biogas 28

3.3.1 Cải thiện cảnh quan môi trường sống 28

3.3.2 Giảm nguy cơ mắc các bệnh do chất thải chăn nuôi gây ra 30

3.3.3 Giảm thiểu phát thải khí nhà kính 32

PHẦN 3 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 33

1 KẾT LUẬN 33

2 KIẾN NGHỊ 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA ĐỀ TÀI

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số kiểu hầm Biogas phổ biến hiện này ở Việt Nam [14] 10

Bảng 3.1 Tình hình phát triển chăn nuôi tại xã Hùng Mỹ (2015 – 2017) 19

Bảng 3.2 Tình trạng xử lí chất thải chăn nuôi 20

Bảng 3.3 Số lượng hầm Biogas tại xã Hùng Mỹ 22

Bảng 3.4 Đặc điểm các loại hầm biogas ở xã Hùng Mỹ 23

Bảng 3.5 Các loại hình sử dụng Biogas trong hộ gia đình tại Hùng Mỹ 25

Bảng 3.6 Ý kiến về công nghệ Biogas của các hộ gia đình 27

Bảng 3.7 Mức độ cải thiện cảm quan môi trường sống 29

Bảng 3.8 Mức độ cải thiện sức khỏe 31

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành chăn nuôi không đóng vai trò chủ chốt trong nền kinh tế toàn cầu nhưng lại là ngành có nhiều ý nghĩa về mặt chính trị – xã hội Nó chiếm

40 tổng sản ph m trong ngành nông nghiệp, giải quyết việc làm cho hơn 1,3

t người lao động và là sinh kế của hơn 1 t người dân sống ở các nước nghèo Tuy nhiên, ngành chăn nuôi cũng được coi là một trong ba ngành có tác động lớn đến môi trường [15]

Tại Việt Nam, theo tính toán của các chuyên gia, hàng năm đàn gia súc, gia cầm của nước ta thải vào môi trường khoảng 84-85 triệu tấn chất thải rắn,

có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường ở nông thôn [5] Quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi là vô cùng cấp bách, cần một giải pháp tổng hợp (kỹ thuật, giáo dục, chính sách môi trường và chính sách kinh tế) Riêng về biện pháp

kỹ thuật, trong gần 10 năm vừa qua công nghệ khí sinh học Biogas đã được

đề xuất, nghiên cứu triển khai và mở rộng phạm vi ứng dụng Phản hồi từ người chăn nuôi nói riêng và xã hội nói chung khá tích cực

Công nghệ Biogas là công nghệ đa mục tiêu, sử dụng công nghệ Biogas

để xử lí chất thải chăn nuôi cùng lúc đáp ứng nhu cầu năng lượng phục vụ sinh hoạt và sản xuất của các nông hộ và các trang trại chăn nuôi vừa bảo vệ môi trường sống của cộng đồng dân cư Cho đến nay, công nghệ Biogas được đánh giá là một giải pháp xử lý chất thải từ chăn nuôi tốt và hiệu quả nhất ở các vùng nông thôn nước ta [1]

Xã Hùng Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang là một trong những xã có ngành chăn nuôi phát triển với nhiều mô hình trang trại quy mô

hộ gia đình, việc quản lý chất thải từ chăn nuôi gia súc là vô cùng cấp thiết, vừa để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường vừa tận dụng nguồn chất thải Chính quyền địa phương cũng xác định xây dựng hệ thống Biogas là một giải

pháp xử lý chất thải chăn nuôi khả thi đối với xã Hùng Mỹ Được sự hỗ trợ của một số dự án, tại Hùng Mỹ mô hình hầm ủ Biogas đang phát triển với tốc

độ nhanh và bền vững, phát huy hiệu quả Mặc dù vậy, triển khai xây dựng và

sử dụng hầm ủ Biogas tại Hùng Mỹ cũng còn gặp một số khó khăn nhất định

Từ thực tế đó, chúng tôi đã tiến hành đề tài: Khảo sát hiện trạng sử dụng hầm ủ Biogas xử lí chất thải chăn nuôi và hiệu quả bảo vệ môi trường tại xã Hùng Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá được tình hình phát triển chăn nuôi và hiện trạng sử dụng hầm

ủ Biogas tại xã Hùng Mỹ

Bước đầu đánh giá hiệu quả bảo vệ môi trường khi sử dụng hầm ủ

Biogas để xử lý chất thải chăn nuôi

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: củng cố thêm kiến thức về công nghệ khí sinh học Biogas

Ý nghĩa thực tiễn: góp phần làm sáng tỏ vai trò của công nghệ Biogas đối với việc xử lý chất thải chăn nuôi, bảo vệ môi trường sống của cộng đồng

PHẦN 2 NỘI DUNG CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Quản lí và xử lí chất thải chăn nuôi

1.1.1 Chất thải chăn nuôi ở Việt Nam

Hiện nay ngành chăn nuôi ở nước ta đang phát triển với tốc độ rất cao

cùng với sự gia tăng số lượng và xu hướng chuyển dịch từ quy mô nông hộ

sang chăn nuôi tập trung và thâm canh với quy mô lớn Sự phát triển mạnh thiếu đồng bộ trong công tác quản lý môi trường đã khiến môi trường chăn nuôi tại các vùng nông thôn ngày càng trở nên ô nhiễm nghiêm trọng Phát triển ồ ạt, không theo quy hoạch, công tác quản lý môi trường và áp dụng công nghệ chưa phù hợp đang là những vấn đề gây cản trở cho sự phát triển của ngành chăn nuôi

Theo Bùi Hữu Đoàn, Nguyễn Xuân Trạch và Vũ Hoàng Tôn [5], hàng ngày, gia súc, gia cầm thải ra một lượng phân và nước tiểu rất lớn Khối lượng phân và nước tiểu được thải ra có thể chiếm từ 1,5 – 6 khối lượng cơ thể gia súc Thống kê cho thấy trung bình bò thải ra 15 kg chất thải/con/ngày; lợn thải 1,5 - 2,5 kg chất thải/con/ngày và gia cầm thải 100 - 120 g chất thải/con/ngày

Ngoài phân và nước tiểu, lượng thức ăn thừa, ổ lót, xác súc vật chết, các vật dụng chăm sóc, nước tắm gia súc và vệ sinh chuồng nuôi cũng đóng góp đáng kể làm tăng khối lượng chất thải Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước tắm gia súc, rửa chuồng Nước thải chăn nuôi còn

có thể chứa một phần hay toàn bộ lượng phân được gia súc, gia cầm thải ra Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi Thành phần của nước thải rất phong phú, bao gồm các chất rắn ở dạng lơ lửng, các chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ, trong đó nhiều nhất là các hợp chất chứa nitơ

và photpho Nước thải chăn nuôi còn chứa rất nhiều vi sinh vật, ký sinh trùng,

nấm, nấm men và các yếu tố gây bệnh sinh học khác Do ở dạng lỏng và giàu chất hữu cơ nên khả năng bị phân hủy vi sinh vật rất cao, có thể tạo ra các sản

ph m có khả năng gây ô nhiễm cho cả môi trường đất, nước và không khí

Bên cạnh phân, nước tiểu và nước thải, chăn nuôi còn tạo ra nhiều loại khí thải Có tới trên 170 chất khí có thể sinh ra từ chăn nuôi, điển hình là các khí CO2, CH4, NH3, NO2, N2O, NO, H2S, …và hàng loạt các khí gây mùi khác Hầu hết các khí thải chăn nuôi có thể gây độc cho gia súc, cho con người và môi trường Ở những khu vực chăn nuôi có chuồng trại thông thoáng kém thường dễ tạo ra các khí độc ảnh hưởng trực tiếp, gây các bệnh nghề nghiệp cho người chăn nuôi và ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân xung quanh khu vực chăn nuôi Nếu không được thu gom sớm, lữu trữ và xử lý hợp quy cách,

ở điều kiện bình thường, các chất bài tiết từ gia súc, gia cầm nhanh chóng bị phân giải tạo ra hàng lọat chất khí có khả năng gây độc cho người và vật nuôi nhất là các bệnh về đường hô hấp, bệnh về mắt, tổn thương các niêm mạc, gây ngạt thở, x y thai và ở trường hợp nặng có thể gây tử vong

Năm 2007, cục chăn nuôi, Bộ NN&PTNT đã đưa ra con số đáng lo ngại khi tổng khối lượng chất thải chăn nuôi từ gia súc, gia cầm thải ra môi trường hàng năm khoảng 73 triệu tấn; 90 khối lượng chất thải rắn chưa được xử lý,

xả ra môi trường [1]

Năm 2013, theo số liệu của cục chăn nuôi, lượng chất thải rắn (phân, chất độn chuồng, ) hàng năm từ chăn nuôi gia súc, gia cầm khoảng trên 76 triệu tấn và khoảng trên 30 triệu khối chất thải lỏng (nước tiểu, nước rửa chuồng,…) [14]

1.1.2 Một số nghiên cứu về ô nhiễm chất thải chăn nuôi

Theo Nguyễn Thế Hinh, 2017 [6]; Tống Xuân Chinh, 2017 [2]; Mai Văn Trịnh, Lương Hữu Thành, Cao Hương Giang, 2017 [10]:

Việc phát triển chăn nuôi đã kéo theo sự gia tăng về mức độ ô nhiễm môi trường ở các vùng nông thôn Phát triển chăn nuôi với qui mô ngày càng lớn, mật độ nuôi cao có thể gây ô nhiễm từ bên trong chuồng trại, ô nhiễm từ

hệ thống lưu trữ chất thải và ô nhiễm từ nguồn nước thải sinh ra trong việc dội chuồng và tắm rửa gia súc

Trang trại, gia trại và hàng vạn hộ chăn nuôi nhỏ lẻ đã trở thành tâm điểm về tình trạng ô nhiễm môi trường

Sự ô nhiễm đất, không khí và nguồn nước do các chất thải chăn nuôi đã ảnh hưởng đáng kể tới hệ sinh thái và sức khoẻ con người

Đặc biệt nguy hiểm, ô nhiễm môi trường về vi sinh vật (các mầm bệnh truyền nhiễm) làm phát sinh các loại dịch bệnh như dịch tả, lở mồm long móng, tai xanh, cúm gia cầm H5N1

Chăn nuôi là một trong những nguồn phát thải lớn nhất khí nhà kính trên toàn cầu cùng với sử dụng năng lượng hóa thạch, sản xuất công nghiệp - công nghiệp lạnh Chăn nuôi sản sinh ra tới 18 tổng số khí nhà kính của thế giới tính quy đổi theo CO2, trong khi đó ngành giao thông chỉ chiếm 13,5 Chăn nuôi sinh ra 65 tổng lượng NO, 37 tổng lượng CH4 hay 64 tổng lượng NH3 do họat động của loài người tạo nên Như vậy có thể nói chăn nuôi đóng góp đáng kể đến việc làm tăng nhiệt độ trái đất gây hậu quả nghiêm trọng cho sản xuất, sinh hoạt và biến đổi khí hậu toàn cầu

1.1.3 Quản lí chất thải chăn nuôi

Quản lý chất thải chăn nuôi không chỉ đơn thuần là áp dụng các công nghệ để xử lý những chất thải sau khi vật nuôi đã thải ra để hạn chế ô nhiễm môi trường Một mặt, nó phải bắt đầu từ việc thiết kế kh u phần ăn, đến việc xem xét (và có thể điều khiển) các quá trình tiêu hoá, hấp thu và trao đổi chất

để cho con vật có thể sử dụng được tối đa các chất dinh dưỡng ăn vào và thải

ra môi trường ít chất thải nhất, đặc biệt là những chất thải gây ô nhiễm Mặt

khác, quản lý chất thải chăn nuôi còn bao hàm cả việc sử dụng các chất thải (kể cả được xử lý và không xử lý) vào các mục đích có ích như làm phân bón cho cây trồng, làm thức ăn nuôi trồng thu sản, làm chất đốt, sản xuất Biogas, điện v.v… nhằm vừa hạn chế được việc sử dụng tài nguyên đồng thời hạn chế được ô nhiễm môi trường [5], [6]

Hầu hết những nghiên cứu của các cá nhân, đơn vị trong nhiều năm trở lại đây đều phản ánh thực trạng quản lí, xử lí chất thải chăn nuôi trong nông hộ còn nhiều bất cập dẫn đến những hậu quả ảnh hưởng đến môi trường sinh thái,

hệ sinh vật, đời sống và sức khỏe của người chăn nuôi, của cộng đồng dân cư

Các nghiên cứu cũng triển khai giải pháp để cải thiện ô nhiễm môi trường, nâng cao nhận thức và trách nhiệm của người chăn nuôi, của chính quyền địa phương và các cơ quan hữu quan về bảo vệ môi trường trong chăn nuôi, hướng tới chăn nuôi bền vững

Nguyễn Phú Ngọc, Nguyễn Huy Khiết, Nguyễn Ngọc Sơn (2007), [1] trong kết quả điều tra thực trạng chăn nuôi lợn và vệ sinh môi trường, thú y các nông hộ thuộc ngoại thành Hà Nội, Hà Tây cho thấy chỉ có 29,7 cơ sở chăn nuôi tiến hành xử lí chất thải

Vũ Thị Thanh Hương và cs (2013) [1], trong báo cáo kết quả điều tra hiện trạng quản lý môi trường trong chăn nuôi tại 6 tỉnh Thái Nguyên, Hà Nội, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dương và Hà Nam cho biết: t lệ chất thải chăn nuôi được xử lý ước tính đối với phân gia súc là 52%, nước thải gia súc 61,1%, phân gia cầm khoảng 23,3% Một số tồn tại trong quản lý môi trường chăn nuôi ở các tỉnh điều tra như: chưa có các qui chế, biện pháp chế tài để huy động và bắt buộc người chăn nuôi thực hiện Nhận thức của người dân về trách nhiệm trong bảo vệ môi trường chăn nuôi còn hạn chế Việc sử dụng chế ph m vi sinh để khử mùi hôi, xử lý chất thải chăn nuôi làm phân bón nông nghiệp chưa được chú trọng…

1.1.4 Quản lí chất thải chăn nuôi tại tỉnh Tuyên Quang

Thực hiện quy hoạch phát triển chăn nuôi giai đoạn 2012-2020 [11], tỉnh Tuyên Quang đã xác định vùng chăn nuôi trọng điểm, xa khu dân cư để hạn chế ô nhiễm môi trường Đã có 1.277 vùng, trong đó có 162 vùng chăn nuôi trâu, 64 vùng chăn nuôi bò thịt, 397 vùng chăn nuôi lợn thịt, 626 vùng chăn nuôi gia cầm được hình thành…

Theo chi cục chăn nuôi và thú y tỉnh, toàn tỉnh có 297 trang trại chăn nuôi và hàng nghìn hộ chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ Tuy nhiên, hiện chỉ có trang trại chăn nuôi bò sữa Tuyên Quang (xã Phú Lâm, Yên Sơn) thuộc công

ty cổ phần sữa Vinamilk, trang trại chăn nuôi bò sữa của Công ty cổ phần Sữa Tương lai, xã Phúc Ứng (Sơn Dương) và một số trang trại chăn nuôi lợn quy

mô lớn tại huyện Sơn Dương thực hiện báo cáo đánh giá tác động môi trường, còn lại là có xử lý chất thải nhưng chủ yếu chỉ xây hầm Biogas, ủ làm phân bón và một số ít sử dụng chế ph m sinh học khác Đối với chăn nuôi nông hộ thì hầu như không áp dụng bất kỳ biện pháp xử lý chất thải nào mà xả thẳng

ra môi trường và hệ thống các ao, hồ, kênh mương…Các trang trại nuôi hàng trăm con lợn chưa nghiêm túc thực hiện xử lí triệt để chất thải chăn nuôi; Các trang trại chăn nuôi quy mô nhỏ hơn thì việc áp dụng các biện pháp xử lý chất thải lại càng ít, chất thải chỉ được gom lại chứ không có cách xử lý nào [11]

Để khắc phục vấn đề ô nhiễm môi trường, ngành chăn nuôi của tỉnh đang rà soát lại quy hoạch phát triển chăn nuôi phù hợp với điều kiện sinh thái, số lượng, chủng loại để không gây quá tải Ngành cũng thống kê các cơ

sở chăn nuôi có diện tích chuồng trại từ 50 m2

trở lên làm cơ sở đề xuất giải pháp quản lý môi trường Qua rà soát, toàn tỉnh có 10.473 hộ chăn nuôi quy

mô lớn Trong đó, 10.319 hộ có diện tích chuồng từ 50 m2

đến dưới 1.000 m2;

154 hộ có diện tích trên 1.000 m2 Ngành cũng tham mưu với UBND tỉnh tiếp

tục có chính sách hỗ trợ nông hộ xử lý chất thải chăn nuôi quy mô nhỏ hiệu quả hơn như sử dụng biện pháp khí sinh học, kết hợp các công nghệ xử lý chất thải nhằm tạo điều kiện cho các nông hộ vừa tiếp tục chăn nuôi trong khu dân cư, bảo đảm các chỉ tiêu môi trường ở mức độ chấp nhận được Hiện tại

đã có 8.122 hộ có chuồng nuôi xử lý Biogas; 101 hộ sử dụng đệm lót sinh học

và 99 hộ sử dụng men vi sinh trong xử lý chất thải [11]

1.2 Tổng quan về công nghệ Biogas

1.2.1 Nguồn nguyên liệu thô và nguyên lý của quá trình chuyển hóa để sản xuất Biogas [8]

- Biogas (khí sinh học) là một loại khí được sinh ra khi chất thải động vật và các chất hữu cơ (phụ ph m nông nghiệp) bị lên men trong điều kiện kỵ khí

- Chất thải của động vật (phân, nước tiểu) trong chăn nuôi là nguồn nguyên liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hóa sinh học để tạo Biogas

- 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 dạng 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 này đòi hỏi một số điều kiện tối ưu như độ m, nhiệt độ, bóng tối…trong hầu hết các giai đoạn của quá trình phân hủy, không có sự hiện diện của oxy từ môi trường không khí, sự tồn tại của vi khu n kỵ khí chiếm

ưu thế

- Bí quyết thành công của quá trình vận hành hệ thống Biogas là duy trì điều kiện nhiệt độ và nguồn cung cấp nguyên liệu đầu vào ổn định Khi đó, mật độ vi khu n sẽ đảm bảo đủ để đáp ứng những điều kiện trên

kê như sau:

- Chất thải của trâu, bò: 65

- Chất thải của gia cầm: 60

- Chất thải của lợn: 67%

1.2.3 Hầm Biogas (Thiết bị khí sinh học) [14]

 Cấu tạo của thiết bị khí sinh học

Trong thực tế hầu hết các thiết bị khí sinh học được áp dụng ở những dạng thiết bị đơn giản, hoạt động theo chế độ nạp nguyên liệu bổ sung thường xuyên hàng ngày Các thiết bị này có 5 bộ phận như sau:

- Bộ phận phân hu : là nơi chứa nguyên liệu đảm bảo những điều kiện thuận lợi cho quá trình phần hu kỵ khí sinh ra Đây là bộ phận chủ yếu của thiết bị

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

- Lối vào: Là nơi nạp nguyên liệu bổ sung vào bộ phận phân hu

- Lối ra: Nguyên liệu sau khi phân hu được lấy ra qua đây để nhường chổ cho nguyên liệu mới bổ sung vào

- Lối lấy khí: khí được trích từ bộ tích khí tới nơi sử dụng qua lối lấy khí này

 Một số kiểu hầm Biogas ở Việt Nam

Hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều loại hình Biogas được sử dụng ở nhiều địa phương khác nhau Phổ biến ở Việt Nam có 3 phương pháp được ứng dụng là: trải bạt màng chống thấm HDPE ,hầm Biogas bằng gạch, làm

Dễ bị lún, nứt, dễ bị dò khí ra ngoài không khắc

phục được

Dùng một thời gian do nhiệt độ nóng nên bị axít ăn mòn bề mặt bê tông bị nhũn thành bùn, làm cho bể bị dò

hầm tĩnh khác (vì nhiệt độ

của hầm loại này hướng đến

nhiệt độ kỵ khí tối ưu)

thường xuyên

Không tự động phá váng được, lên men kỵ khí không đạt tối ưu

Thời gian lên Gas rất lâu

được ngay

Thi công mất nhiều thời gian, nhân công phát sinh nhiều chi phí, khó khăn trong quá trình thi công Không thử được độ kín của

bể ngay sau khi lắp đặt

Áp lực vừa phải

Nếu dùng máy phát: Không

cần sử dụng thêm máy thổi

khí Nếu đun nấu, vị trí bếp

cách xa hầm trên 100m: Cần

thêm máy thổi khí nhỏ

Áp lực khí Gas cao đến 1,6m cột nước và có khả năng tự điều áp khí

Gas

Gas quá nhiều bể tự động xả khí thông qua hai cột điều áp không cần van

an toàn

Hầm bể xây chỉ có áp lực khí Gas đến 5cm cột nước không có khả năng tự điều tiết áp lực khi lượng Gas trong bể quá nhiều, phải xả, phải có thiết bị van

bảo vệ

Không có khả năng tự động phá váng Độ an toàn không cao, nguy hiểm

Một vài năm bắt buộc phải lấy phân bã và phá váng trên bề mặt của bể ra ngoài, một lần dọn bể phải

1.2.4 Lợi ích của công nghệ Biogas

Nước thải và chất thải trong sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt gia đình là các hợp chất hữu cơ có phân tử lớn Trong điều kiện tự nhiên không

mọi quy mô, diện tích

chủ đầu tư có thể tham gia ở

một số khâu để giảm bớt chi

phí

Có thể lắp đặt mọi địa hình khác nhau, đặc biệt vùng trũng khi đào có nước việc lắp đặt rất đơn

rất cao

Chi phí đầu tư cao (~2.000.000đ/m3), hiệu quả đầu tư thấp

Chi phí đầu tư cao (~2.000.000đ/m3

),hiệu quả đầu tư rất thấp

Hiệu quả xử lý môi

hôi

Hiệu quả xử lý môi trường không cao Nước thải còn mùi rất

hôi

Dễ bảo trì, bảo dưỡng

Chi phi phí này rất thấp

Dễ bảo trì, bảo dưỡng Chi phi phí này rất

thấp

Rất khó bảo trì, bảo dưỡng Chi phi phí này rất cao Thậm chí không thể bảo trì được

được kiểm soát và tập trung thì quá trình này sẽ làm ô nhiễm môi trường từ đó tác động và ảnh hưởng trực tiếp đến con người và các sinh vật khác Ngược lại nếu các chất thải đó được xử lý hợp lý sẽ tạo ra nguồn năng lượng tái sinh hữu ích và các chất dinh dưỡng dễ hấp thụ hơn cho cây trồng và vật nuôi, làm nguyên liệu cho chu trình sản xuất khép kín tiếp theo trong hệ kinh tế sinh thái VAC

Theo Dương Nguyên Khang, 2008 [5], để tìm một giải pháp hợp lý và bền vững trong việc xử lý chất thải chăn nuôi cũng như chất thải sinh hoạt thì việc ứng dụng công nghệ Biogas là biện pháp tích cực nhất trong giai đoạn hiện nay, đối với khu vực nông thôn nhằm giải quyết các vấn đề sau:

- Tạo nguồn năng lượng tái sinh rẻ và sạch phục vụ đời sống con người Giá trị năng lượng của 1 m3

biogas chứa 62 CH4 khoảng 22MJ, tương ứng với năng lượng điện khoảng 6kWh

- Giữ gìn và bảo vệ môi trường vệ sinh trong sạch trong các khu vực công đồng nông thôn qua đó góp phần giữ gìn và bảo vệ môi trường, bảo vệ sức khoẻ toàn xã hội thông qua việc giảm ô nhiễm môi trường sản xuất, cung cấp sản ph m nông nghiệp sạch

- Giảm chặt phá rừng ở các khu vực trung du miền núi Vì sử dụng Biogas

sẽ giảm nhu cầu tiêu thụ gỗ, củi

- Tăng thu nhập cho các hộ gia đình thông việc giảm chi phí về nhu cầu chất đốt phục vụ sinh hoạt

- Tạo nguồn phân bón hữu cơ vi sinh, giảm bớt sử dụng phân hoá học, qua

đó giảm bớt sự thoái hoá và cải thiện đất trồng, nâng cao năng suất cây trồng và nuôi cá trong hệ thống VAC gia đình

- Hỗ trợ phát triển chăn nuôi tốt hơn, tạo điều kiện nâng cao mức sống và tiếp cận điều kiện văn minh đô thị cho người dân nông thôn trong việc cải tạo hố xí gia đình, sử dụng khí sinh học vào việc nội trợ

- Giảm sức lao động của phụ nữ trong công việc nội trợ

1.3 Ứng dụng công nghệ Biogas ở Việt Nam

1.3.1 Quá trình phát triển công nghệ Biogas ở Việt Nam

Công nghệ Biogas được phát triển tại Việt Nam từ năm 1960 Giai đoạn 1975 đến năm 1990, công nghệ này được xem là một trong những ưu tiên hàng đầu trong chương trình nghiên cứu tìm nguồn năng lượng mới và năng lượng tái tạo Rất nhiều nghiên cứu đã được thực hiện, nhiều đơn vị đã tham gia như viện năng lượng, đại học Bách khoa Hà Nội, đại học Bách khoa

Tp HCM, đại học Bách khoa Đà Nẵng, đại học Cần Thơ, các Sở KHCN và Môi trường địa phương [14]

Từ 1992, trong chương trình dự án của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn với sự hỗ trợ của các tổ chức FAO, SAREC, SIDA và viện chăn nuôi Quốc gia, trường Đại học Nông Lâm TpHCM đã phát triển mô hình hầm

ủ Biogas dạng túi Với ưu thế chi phí đầu tư thấp, kỹ thuật lắp đặt và vận hành đơn giản, kỹ thuật này đã nhanh chóng được chấp nhận và nhân rộng bởi hội làm vườn Việt Nam và các tổ chức cá nhân khác

Bên cạnh đó, chương trình Biogas của Ngành chăn nuôi (dự án liên kết của chính phủ Việt Nam và Hà Lan) đã hỗ trợ nông dân xây dựng hầm Biogas trong giai đoạn 1 (2003-2005) tại 12 tỉnh thành của 8 vùng sinh thái; Trong giai đoạn 2 ( 2008 -2011) chương trình mở rộng ra trên 50 tỉnh thành trong số 64 tỉnh thành của Việt Nam Vào thời điểm năm 2012, cả nước có khoảng 150.000 hầm ủ Biogas, hầu hết thuộc dạng hầm ủ nắp vòm cố định và dạng túi [14]

1.3.2 Quá trình phát triển công nghệ Biogas tại Tuyên Quang

 Dự án nghiên cứu, đánh giá Biogas tại Việt Nam

Dự án nghiên cứu, đánh giá Biogas tại Việt Nam được thực hiện trong năm 2010 tại 3 tỉnh Tuyên Quang, Thanh Hóa và Phú Yên Dự án có sự hợp