Nghiên cứu cấu tạo và ứng dụng hầm Biogas thể tích lớn trên 1000m3 trong xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn

Nghiên cứu cấu tạo và ứng dụng hầm Biogas thể tích lớn trên 1000m3 trong xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Nghiên cứu cấu tạo và ứng dụng hầm Biogas thể tích lớn trên 1000m3 trong xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

Trang 1

 ĐỖ THỊ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ ỨNG DỤNG HẦM

LÝ CHẤT THẢI TRẠI CHĂN NUÔI LỢN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

HÀ NỘI – Năm 2010

Trang 2

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

 ĐỖ THỊ HƯƠNG

NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ ỨNG DỤNG HẦM

LÝ CHẤT THẢI TRẠI CHĂN NUÔI LỢN

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Trang 3

Lời cam đoan

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các bảng biểu

Danh m ục các hình vẽ, đồ thị

Bản thiết kế

Mở đầu

Trang 4

tích lớn (trên 1.000m3) trong xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn” là công trình nghiên

c ứu khoa học của tôi và chưa được công bố ở bất kì tài liệu, tạp chí cũng như tại các Hội nghị, Hội thảo nào Những kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực

và hết sức rõ ràng

Tôi xin chịu trách nhiệm trước Nhà trường và Viện về luận văn của tôi./

Ng ười cam đoan

Đỗ Thị Hương

Trang 5

Môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, nơi tôi đã học tập trong thời gian qua

Tại đây tôi đã được các thày, cô trong trường dạy bảo tận tình và chu đáo

Tôi xin gửi lời cảm ơn của mình tới các thày, cô giáo trong Viện Khoa hoc

Công nghệ Môi trường, trường Đại Học Bách khoa Hà Nôi và các thày, cô, anh, chị

trong Viện Công nghệ Môi trường - Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam đã

quan tâm và giúp đỡ tôi trong thời gian làm Luận văn tốt nghiệp

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với

TS Nguyễn Hoài Châu, thày đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tôi thực hiện

Luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin bày tỏ sự biết ơn của mình với anh Trần Mạnh Hải, anh Phạm Hoàng

Long và em Nguy ễn Lương Thoại công tác tại Viện Công nghệ Môi trường-Viện

Khoa h ọc và công nghệ Việt Nam đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành

Luận văn tốt nghiệp này

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, cơ quan nơi tôi

công tác, đã giúp đỡ và ủng hộ tôi trong thời gian thực hiện Luận văn tốt nghiệp

M ột lần nữa, tôi xin trân trọng cảm ơn!

Hà nôi, tháng 11 năm 2010

H ọc viên cao học

Đỗ Thị Hương

Trang 6

Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Môi trường khóa 2009

1

MỞ ĐẦU

Từ ngàn năm nay cuộc sống của người nông dân Việt Nam gắn liền với cây lúa

và chăn nuôi gia súc Chăn nuôi heo không chỉ cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, mà chăn nuôi heo còn tận dụng thức ăn và thu hút lao động dư thừa trong nông nghiệp Với những đặc tính riêng của

nó như tăng trọng nhanh, vòng đời ngắn chăn nuôi heo luôn được quan tâm và nó trở thành con vật nuôi không thể thiếu được của cuộc sống hằng ngày trong hầu hết các gia đình nông dân Trong những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng được cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt heo ngày một tăng cả về số lượng và chất lượng đã thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang bước phát triển mới Hiện nay trên cả nước ta đã xây dựng nhiều mô hình trại chăn nuôi heo với quy mô lớn (từ 900 đến 1.500 con/ trang trại), chủ yếu phân bố tại 5 vùng trọng điểm là Mộc Châu (Sơn La), Hà Nội và các vùng phụ cận như Hải Phòng, Vĩnh Phúc, khu vực TPHCM và các tỉnh xung quanh, Lâm Đồng và một số tỉnh duyên hải miền Trung

Bên cạnh những mặt tích cực, vấn đề môi trường do ngành chăn nuôi gây ra đang được dư luận và các nhà làm công tác môi trường quan tâm Ở các nước có nền chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,… thì đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường của ngành chăn nuôi chỉ được quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng nhiều, đe dọa đến môi trường đất, nước, không khí xung quanh một cách nghiêm trọng

Công nghệ biến đổi các chất hữu cơ thành Khí sinh học đã có từ hàng trăm năm nay, KSH đã được dùng để đun nước tắm ở Assyri trong thế kỷ thứ X trước CN và ở

Ba Tư trong thế kỷ thứ XVI

Cho tới đầu thế kỷ thứ XX, công nghệ KSH được áp dụng chủ yếu để xử lý chất thải (xử lý kỵ khí) Từ những năm 70, do cuộc khủng hoảng năng lượng, người ta mới chú ý tới khía cạnh sản xuất năng lượng tái sinh của nó và công nghệ khí sinh học ngày càng phát triển

Trang 7

2

Công nghệ KSH đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ những năm

1960 Trong khoảng một thập niên gần đây, công nghệ KSH qui mô công nghiệp (lớn)

đã bắt đầu được áp dụng tại một số nơi Việc phát triển chăn nuôi với qui mô tập trung ngày càng tăng gây ra những vấn đề nghiêm trọng về ô nhiễm môi trường Phân và nước thải từ các trại chăn nuôi thải ra là một nguồn gây ô nhiễm lớn ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của người và vật nuôi Đây cũng là nguồn phát thải khí nhà kính góp phần làm biến đổi khí hậu của Trái đất Các trang trại chăn nuôi qui mô công nghiệp cũng là những hộ tiêu thụ điện rất lớn, cần được đáp ứng bằng điện tái tạo để tiết kiệm điện lưới

Nguồn nước thải chăn nuôi là một nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu

cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán… Nguồn nước này có nguy cơ gây ô nhiễm các tầng nước mặt, nước ngầm và trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc Đồng thời nó có thể lây lan một số bệnh cho con người và ảnh hưởng đến môi

trường xung quanh vì nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella,

Leptospira, Clostridium tetani,…nếu không xử lý kịp thời Bên cạnh đó còn có nhiều

loại khí này có thể gây nhiễm độc không khí và nguồn nước ngầm ảnh hưởng đến đời sống con người và hệ sinh thái Mặt khác hiện nay nhu cầu chăn nuôi quy mô công nghiệp tăng mạnh, có những trang trại lên tới chục ngàn đầu lợn, nếu xử lý chất thải bằng biogas thể tích nhỏ vài trăm mét khối có kết cấu bê tông cốt thép sẽ không thể tải được lượng chất thải quá lớn vài trăm mét khối chất thải trong ngày Chính vì vậy mà

lý chất thải trại chăn nuôi lợn là rất cần thiết

Vì những lý do trên, trong những năm gần đây ứng dụng công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi lợn qui mô công nghiệp bằng hầm biogas đã làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tận dụng được năng lượng tái tạo phục vụ trực tiếp cho hoạt động trang trại

Với mục đích của đề tài luận văn là đánh giá tình hình phát triển chăn nuôi ở nước ta, thực trạng ô nhiễm môi trường và tình hình ứng dụng các giải pháp giảm thiểu

ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi lợn tập trung ở trong nước và ngoài nước làm căn

Trang 8

3

để xử lý chất thải chăn nuôi lợn qui mô công nghiệp

Với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu cấu tạo và khả năng xử lý nước thải ngành chăn nuôi lợn và khả năng phát triển hầm Biogas rộng rãi hơn nữa ở Việt Nam,

tác giả đã tiếp cận và tìm hiểu về vấn đề này trong quá trình làm luận văn “Nghiên

cứu cấu tạo và ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m 3 ) trong xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn”

Nội dung của luận văn:

Chương 1: Tổng quan về ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi ở Việt Nam Chương 2: Cơ sở lý thuyết và đề xuất giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas

Chương 3: Lựa chọn địa điểm và kỹ thuật xây dựng hầm biogas thể tích lớn Chương 4: Kết quả và bàn luận

Kết luận và kiến nghị

Trang 9

4

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

TRONG CHĂN NUÔI Ở VIỆT NAM 1.1 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam

1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn

Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất Chăn nuôi Việt Nam, giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi của nước ta phát triển với tốc độ nhanh.(Bình quân giai đoạn 2001-

Số trang trại bò

Số trang trại trâu

Số trang trại dê

Nguồn: tctk- viện kinh tế nông nghiệp việt nam-2009

Bảng 1.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm

Trang 10

5

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 dưới 30% năm 2001 tuy nhiên, tỷ lệ số hộ nuôi 2 con lợn năm 2001 vẫn chiếm 67% tổng số hộ (so với 82% năm 1994) [21] Quy mô phát triển chăn nuôi của các hộ đã lớn hơn nhưng vẫn còn nhỏ, tính chuyên môn hoá chưa cao

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 Tính đến năm 2006 cả nước có: 17.721 trang trại, chưa kể các trang trại chăn nuôi các loại vật nuôi khác như thỏ, lợn rừng, nhím và các loại động vật sống trong nước (cá sấu, ) Trong đó: có 7.475 trang trại chăn nuôi lợn, (miền Bắc: 3.069, miền Nam: 4.406); với 2.990 trang trại nuôi lợn nái Số trang trại chăn nuôi gia cầm là 2.837, miền Bắc: 1.274, miền Nam: 1.564); Số trang trại chăn nuôi bò là 6.405, trong đó có 2.011 trang trại chăn nuôi bò sữa (miền Bắc: 3.069 miền Nam: 4.406); Số trang trại chăn nuôi trâu là: 247 miền Bắc: 222, miền Nam: 27); Số trang trại chăn nuôi dê là: 757 miền Bắc: 201, miền Nam: 556) -

Lê Thanh Hải - Tạp Chí Khoa học Kỹ thuật Chăn nuôi, số 7-2008 (Hội Chăn Nuôi VN)

Việt Nam với 74 % dân số sống ở vùng nông thôn Ở đó chăn nuôi vẫn là ngành sản xuất có ý nghĩa rất lớn trong nông nghiệp, phát triển chăn nuôi

nước là 25,58 triệu con, đàn lợn nái 3,76 triệu con và đàn lợn thịt là 21,82 triệu con Tổng gia cầm cả nuớc năm 2008 là 241 triệu con, tăng 7% so với năm 2007 Tổng số đàn bò sữa năm 2008 đạt 120 nghìn con tăng gần 20% so với năm 2007 Tổng đàn trâu

cả nước 2900 nghìn con giảm so với năm 2007 là 2996.4 nghìn con [21]

Tình hình phát triển chăn nuôi cả nước trong các năm 2006,2007,2008 được thể hiện trên bảng 1.3

Trang 11

Nguồn: Tổng cục Thống Kê, Niên giám thống kê 2008

1.1.2 Định hướng phát triển chăn nuôi lợn tại Việt Nam

Trong số các nước thuộc khối Asean, Việt Nam là nước chịu áp lực về đất đai lớn nhất Tốc độ tăng dân số và quá trình đô thị hóa đã làm giảm diện tích đất nông nghiệp Để đảm bảo an toàn về lương thực và thực phẩm, biện pháp duy nhất là thâm canh chăn nuôi trong đó chăn nuôi lợn là một thành phần quan trọng trong định hướng phát triển

Theo quyết định số 10/2008/QĐ-TTg ngày 16 tháng 1 năm 2008 của Thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020 thì:

+ Đến năm 2020 ngành chăn nuôi cơ bản chuyển sang sản xuất phương thức trang trại, công nghiệp, đáp ứng phần lớn nhu cầu thực phẩm đảm bảo chất lượng cho tiêu dùng và xuất khẩu;

+ Tỷ trọng chăn nuôi trong nông nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%, trong đó năm 2010 đạt khoảng 32% và năm 2015 đạt 38%;

+ Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế có hiệu quả các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi;

+ Các cơ sở chăn nuôi, nhất là chăn nuôi theo phương thức trang trại, công nghiệp và cơ sở giết mổ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chất thải, bảo vệ và giảm ô nhiễm môi trường

+ Mức tăng trưởng bình quân: giai đoạn 2008-2010 đạt khoảng 8-9% năm; giai đoạn 2010-2015 đạt khoảng 6-7% năm và giai đoạn 2015-2020 đạt khoảng 5-6% năm [23]

Trang 12

7

1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi lợn phát triển với tốc độ rất nhanh nhưng chủ yếu là tự phát và chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật về chuồng trại

và kỹ thuật chăn nuôi Do đó năng suất chăn nuôi thấp và gây ô nhiễm môi trường một cách trầm trọng Ô nhiễm môi trường không những ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi, năng suất chăn nuôi mà còn ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người và môi trường sống xung quanh Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn phân [18], với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng

Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên nhiều khía cạnh: gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi trường đất

và các sản phẩm nông nghiệp Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hoá, do trong chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, trứng giun sán Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo: nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh như lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng

Cho đến nay, chưa có một báo cáo nào đánh giá chi tiết và đầy đủ về ô nhiễm môi trường do ngành chăn nuôi gây ra Theo báo cáo tổng kết của viện chăn nuôi [18], hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung quanh gây

cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [2] Tổng số VSV và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần Ngoài ra nước thải chăn nuôi còn có chứa Coliform,

Ô nhiễm môi trường khu vực trại chăn nuôi do sự phân huỷ các chất hữu cơ có mặt trong phân và nước thải của lợn Sau khi chất thải ra khỏi cơ thể của lợn thì các chất khí đã lập tức bay lên, khí thải chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nhiều loại khí trong đó

có mặt của vi khuẩn trong phân và nước thải xảy ra quá trình khử các ion sunphát

Trang 13

8

có thể lên đến 330 mg/l cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn (theo TCVN 5945-2005 cột C nồng độ sunfua là 1,0mg/l) [2]

Việc kiểm soát chất thải chăn nuôi là việc cấp bách cần được các cấp quản lý, các nhà sản xuất và cộng đồng dân cư bắt buộc quan tâm để: hạn chế ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe của con người, cảnh quan khu dân cư cũng như không kìm hãm sự phát triển của ngành

1.1.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đến năng suất chăn nuôi

Tình hình dịch bệnh bùng phát trên quy mô rộng ngày càng tăng, dịch bệnh có nhiều nguyên nhân và từ nhiều nguồn khác nhau: do vius, vi khuẩn, ký sinh trùng Vì vậy để hạn chế các nguyên nhân gây bệnh trên, ô nhiễm môi trường chuồng nuôi là vấn đề cấp bách cần giải quyết hiện nay

Bệnh và các loại vi khuẩn gây bệnh trên lợn: bệnh tiêu hóa do vi khuẩn e.coli

gây ra ỉa chảy ở lợn con, bệnh do ký sinh trùng gây ra làm lợn chậm lớn, còi cọc bên cạnh đó chất lượng không khí trong chuồng nuôi cũng rất quan trọng, gia súc hít vào phổi những chất độc hại gây viêm nhiễm đường hô hấp làm ảnh hưởng đến sự tăng trưởng Phân và nước thải không được thu gom xử lý sẽ phân hủy gây ô nhiễm môi trường không khí ảnh hưởng đến năng suất chăn nuôi, môi trường chăn nuôi bao gồm các yếu tố: khí amoniac, hyđro sunfua, nhiệt độ, độ ẩm, bụi và các khí gây mùi hôi thối khác

Bảng 1.4 Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn nuôi

nhiễm

Gây bệnh nđtp* vật nuôi người

E coli vi khuẩn nước, thức ăn + + +

Salmonella vi khuẩn nước, thức ăn + + +

Leptospira vi khuẩn nước, thức ăn - + +

Dịch tả lợn virut nước, thức ăn - + -

Ascarissuum ký sinh trùng nước, thức ăn - + +

Bệnh ngoài da nấm, kst nước, thức ăn - + +

Trang 14

9

nhiễm

Gây bệnh nđtp* vật nuôi người

da niêm mạc

(*nđtp: ngộ độc thực phẩm) – nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004

Theo nghiên cứu của viện chăn nuôi về ảnh hưởng của môi trường tới năng suất chăn nuôi cho thấy, nếu lợn được chăn nuôi trong một môi trường không ô nhiễm có thể tăng trọng cao hơn nuôi trong môi trường ô nhiễm bình quân 34g/ngày/con (tăng 7% so với chuồng nuôi bị ô nhiễm), tỷ lệ lợn mắc bệnh ở chuồng ô nhiễm cũng cao hơn 7% so với chuồng không ô nhiễm Điều đó cho thấy môi trường có ý nghĩa rất lớn đến năng suất chăn nuôi và công tác kiểm soát dịch bệnh đối với vật nuôi [16]

1.1.5 Tình hình dịch bệnh trong ngành chăn nuôi lợn và thiệt hại kinh tế

Dịch lở mồm long móng (LMLM): các triệu chứng điển hình như trâu, bò, lợn chảy nhiều nước bọt, loét niêm mạc lưỡi, lở mồm và tụt móng Ở nước ta bệnh LMLM

đã xuất hiện dai dẳng trong nhiều năm qua và khó tiêu trừ, biện pháp duy nhất là tiêu huỷ gia súc trong khu vực dịch bệnh, đến tháng 2 năm 2007 dịch này vẫn xuất hiện ở nhiều tỉnh và phải thực hiện tiêu huỷ hàng ngàn con lợn, bò [19]

Dịch bệnh tai xanh của lợn (rối loạn hô hấp và sinh sản - hội chứng PRRS) triệu

chứng: bỏ ăn, sốt, tai chuyển màu xanh và chết bệnh tai xanh do virus lelytad tấn công

và phá hủy đại thực bào (cơ quan có chức năng tiêu diệt vi khuẩn), nên lợn rất dễ chết

vì bị bội nhiễm do vi khuẩn gây bệnh tả, tụ huyết trùng, hen suyễn…một số bệnh thường gặp: não sung huyết, phổi viêm xuất huyết, gan sưng ở việt nam, bệnh đã xuất hiện tại miền Nam nhiều năm trước đây, vào tháng 3/2007 tại Hải Dương xuất hiện dịch bệnh tai xanh, sau đó đã có thêm gần 30.000 con lợn tại một số tỉnh đồng bằng bắc bộ bị nhiễm bệnh Vào tháng 3-4/2008 dịch bệnh tai xanh lại bùng phát ở 11 tỉnh thành ở cả 3 miền trong cả nước, số lợn mắc bệnh phải tiêu hủy là 26.300 con [19] Để chữa trị bệnh tai xanh cho lợn có thể sử dụng thuốc kháng sinh cho lợn, tuy nhiên đã xảy ra hiện tượng nhờn thuốc Biện pháp tối ưu nhất để ngăn chặn sự lây lan dịch bệnh là khoanh vùng ổ dịch và tiêu hủy lợn bệnh

Trang 15

10

Dịch bệnh đối với vật nuôi ở nước ta mấy năm gần đây liên tục bùng phát, hết dịch bệnh này đến dịch bệnh khác, gây tổn thất lớn cho nền kinh tế và nhiều chủ trại chăn nuôi bị phá sản Các dịch bệnh sau khi được ngăn chặn có nguy cơ bùng phát trở lại rất cao, mặc dù các cấp các ngành và nhân dân đã mất nhiều công sức và tiền của

để phòng dịch và dập dịch Tuy nhiên để đảm bảo phát triển bền vững lâu dài, cần phải đặt công tác môi trường chuồng trại chăn nuôi lên hàng đầu

1.2 Tổng quan về chất thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam

1.2.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn

Chất thải chăn nuôi chia ra thành 3 nhóm:

+ Chất thải rắn: Phân, chất độn, lông,

+ Chất thải lỏng: nước tiểu, nước rửa chuồng, tắm rửa gia súc, các dụng cụ…

Chất thải rắn và nước thải Chất thải rắn chủ yếu là phân, rác, thức ăn thừa của vật nuôi Chất thải rắn chăn nuôi lợn có độ ẩm từ 56-83%, tỷ lệ N, P, K cao, chứa nhiều hợp chất hữa cơ, một lượng lớn các vi sinh vật, trứng các ký sinh trùng có thể gây bệnh cho người và vật nuôi

Tùy theo đặc điểm chuồng nuôi và hình thức thu gom chất thải, chất thải chăn nuôi lợn bao gồm: chất thải rắn, nước tiểu, nước thải chăn nuôi (hỗn hợp phân, nước tiểu, nước rửa chuồng )

a/ Chất thải rắn – Phân

Là những thành phần từ thức ăn nước uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ được và thải ra ngoài cơ thể Phân gồm những thành phần:

niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài

* Lượng phân

Lượng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần ăn Lượng phân lợn thải ra mỗi ngày có thể ước tính 6-8% trọng lượng của vật

Trang 16

11

nuôi [2] Lượng phân thải trung bình của lợn trong 24 giờ được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 1.5 Khối lượng phân và nước tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm [2]

Loại gia súc Lượng phân (kg/ngày) Nước tiểu (kg/ngày)

TT Loại vật

nuôi

Tổng số đầu con năm 2008 (1.000.000 con)

Chất thải rắn bình quân (kg/con/ngày)

Tổng chất thải rắn/ năm (tr tấn)

Nguồn: Kỉ yếu hội thảo “Chất thải chăn nuôi- hiện trạng và giải pháp, 2009”

Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

dụng dưỡng chất nhiều thì lượng phân thải sẽ ít và ngược lại

Trang 17

12

Bảng 1.7 Thành phần hóa học của phân gia súc gia cầm, (%)

các yếu tố vi lượng như Bo, Mo, Cu, Mn, Zn, các kích tố cho cây như auxin, heteroauxin và nhiều vitamin (6)

Bảng 1.8 Thành phần hóa học của một số loại phân gia súc, gia cầm

Mg (%)

Hàm lượng hữu cơ (%)

Bảng 1.9 Lượng N, P và K thải ra từ các loài vật nuôi (đơn vị tính là: kg/năm)

Trang 18

13

Phân chuồng sau khi đã hoai (phân hủy) có tác dụng rất tốt cho nông nghiệp Tuy nhiên, phân tươi là nguồn gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý Phân tươi có thể thải ra môi trường bên ngoài các khí độc cho sức khỏe con người trong quá

trong phân, các chất hữu cơ tan được trong nước có thể thoát ra môi trường đi vào các nguồn nước ảnh hưởng đến sức khỏe con người và phát tán mầm bệnh

Ngoài ra, trong phân còn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký sinh

trùng, trong đó vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các giống điển hình như Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella Trong 1 kg phân có chứa 2000-5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại: Ascaris suum,

Oesophagostomum và Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)

Bảng 1.10 Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn

Bảng 1.11 Thời gian tồn tại của một số vi sinh vật trong phân

Salmonella 286 ngày trong phân trâu, bò

B abortus 8 tháng trong phân trâu, bò

Mycobacterium 155 ngày trong phân trâu, bò

Mycobacterium 2 năm trong đất

Nguồn: Strauch 1987

Trang 19

14

nhưng chỉ khoảng 40% số chất thải này được xử lý, còn lại thường được xả thẳng trực tiếp ra môi trường Số phân không được xử lý và tái sử dụng lại chính là nguồn cung

còn làm rối loạn độ phì đất, ô nhiễm đất, gây phì dưỡng và ô nhiễm nước

b Nước phân

Nước phân chuồng là hỗn hợp phân, nước tiểu và nước rửa chuồng Vì vậy nước phân chuồng rất giàu chất dinh dưỡng và có giá trị lớn về mặt phân bón Trong

tồn tại theo 3 dạng chủ yếu là: urê, axit uric và axit hippuric, khi để tiếp xúc với không khí một thời gian hay bón vào đất thì bị VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau đó chuyển thành amoni carbonat

Bảng 1.12 Thành phần trung bình của nước tiểu các lọai gia súc

Trang 20

15

 Các chất hữu cơ: hợp chất hữu cơ chiếm 70–80% bao gồm cellulose,

protit, acid amin, chất béo, hidrat carbon, thức ăn thừa Các chất vô cơ chiếm 20–30%

 N và P: khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao Hàm

60-100mg/l

 Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus

và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh

Bảng 1.13 Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung

Trại lợn Tam Điệp

Trại Cty Gia Nam

Trại Hồng Điệp

Chất thải lỏng trong chăn nuôi (nước tiểu vật nuôi, nước tắm, nước rửa chuồng,

Trang 21

16

d Khí thải

thuộc các loại khí nhà kính chính) do hoạt động hô hấp, tiêu hóa của vật nuôi, do ủ phân, chế biến thức ăn, ước khoảng vài trăm triệu tấn/ năm

Sự ô nhiễm không khí trong môi trường chăn nuôi tác động đến con người trước hết và chủ yếu là qua mùi Nếu như ô nhiễm không khí trong nhiều ngành sản

kinh và da của con người, có thể làm người ta bị ngất và tử vong tại chỗ thì ô nhiễm không khí trong môi trường chăn nuôi ảnh hưởng đến tính mạng và sức khoẻ con người ở mức độ thấp hơn, nhưng tác động liên tục của nó tới con người là điều không thể xem nhẹ Trong hoàn cảnh phổ biến ở nông thôn Việt Nam hầu như toàn bộ chuồng nuôi của các gia đình nằm ngay cạnh nhà ở, trong khu dân cư thì mùi hôi từ các địa điểm chăn nuôi là nguồn gây khó chịu, bất ổn dai dẳng trong sinh hoạt của con người Chăn nuôi phân tán càng phát triển thì tác động của mùi hôi chuồng trại đến con người càng lớn và từ đó mâu thuẫn phát sinh giữa người chăn nuôi và các gia đình không chăn nuôi xung quanh càng lớn Tuy không phải lúc nào mâu thuẫn này cũng có khả năng biến thành xung khắc vì nhiều lý do có tính xã hội song sự tác động của mùi hôi đến sinh hoạt của khu dân cư cần được lưu ý thường xuyên trong mọi kế hoạch, dự định phát triển chăn nuôi ở địa phương

Mặt khác môi trường không khí trong chuồng nuôi cũng như ở khu vực lưu giữ chất thải cũng có mật độ vi sinh vật, kể cả các loài gây bệnh cho người và vật nuôi, thường cao hơn mức cho phép nhiều lần Sự ô nhiễm vi sinh không khí này tuy đưa vào cơ thể con người qua hệ thống hô hấp số lượng lớn vi sinh vật có hại song không tác động lên các giác quan của con người nên người ta không biết được và không chú

ý đến Nhiều công trình khoa học đã chứng tỏ một số tác nhân gây bệnh như virut cúm gia cầm H5N1, virut gây các bệnh lở mồm long móng cho gia súc, bệnh tai xanh ở lợn đều truyền qua không khí Vì vậy ô nhiễm vi sinh trong không khí ở khu vực chăn nuôi cũng cần được khảo sát và đánh giá ở mức độ chính xác cần thiết

Trang 22

Học viờn: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mụi trường khúa 2009

1.2.2 Tỡnh hỡnh về quản lý chất thải chăn nuụi lợn tại Việt Nam

a Chất thải rắn

Cụng tỏc quản lý chất thải trong chăn nuụi lợn đang gặp nhiều khú khăn, việc

sử dụng phõn lợn trong nụng nghiệp vẫn cũn bị hạn chế do phõn lợn khụng giống phõn

bũ hay gia cầm khỏc Phõn lợn ướt và hụi thối nờn khú thu gom và vận chuyển, phõn lợn là phõn “núng” khú sử dụng, hiệu quả khụng cao và cú thể làm chết hoặc mất năng suất cõy trồng (sầu riờng mất mựi, nhón khụng ngọt ) Theo điều tra tỡnh hỡnh quản lý chất thải chăn nuụi ở một số huyện thuộc TP HCM và một số tỉnh lõn cận [2] chỉ cú 6% số hộ nuụi lợn cú bỏn phõn cho cỏc đối tượng sử dụng để nuụi cỏ và làm phõn bún, khoảng 29% số hộ chăn nuụi lợn sử dụng phõn cho bể biogas và 9% hộ dựng phõn lợn

để nuụi cỏ

Hỡnh 1.2 Mục đớch sử dụng phõn trong quỏ trỡnh chăn nuụi lợn theo

điều tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chớ Minh

Theo kết quả điều tra đỏnh giỏ hiện trạng mụi trường của Viện chăn nuụi (2006) tại cỏc cơ sở chăn nuụi lợn cú quy mụ tập trung ở Hà Nội, Hà Tõy, Ninh Bỡnh, Nam Định, Quảng Nam, Bỡnh Dương, Đồng Nai cho thấy: Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là

Phân bón 6%

Biogas 29%

Bán phân 6%

Không mục đích 50%

Nuôi cá

9%

Trang 23

Học viờn: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mụi trường khúa 2009

18

phõn, chất độn chuồng, thức ăn thừa Kết quả điều tra hiện trạng quản lý chất thải chăn nuụi cho thấy 100% số cơ sở chăn nuụi đều chưa tiến hành xử lý chất thải rắn trước

thải ở vị trớ cuối trại, chất thải được thu gom và đúng bao tải để bỏn cho người tiờu thụ làm phõn bún hoặc nuụi cỏ Cỏc bao tải này được tỏi sử dụng nhiều lần, khụng được vệ

từ trang trại này sang trang trại khỏc là rất cao Đối với phương thức nuụi lợn trờn sàn

bờ tụng phớa dưới là hầm thu gom thỡ khụng thu được chất thải rắn Toàn bộ chất thải,

b Chất thải lỏng

Đõy là loại chất thải ớt được sử dụng và khú quản lý do:

tắm cho lợn là 30-50 lớt nước/1con.ngđ

nụng nghiệp và nuụi trồng thủy sản;

xung quanh

Hỡnh 1.3 Mục đớch sử dụng nước thải trong quỏ trỡnh chăn nuụi lợn theo điều

tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chớ Minh

Theo kết quả điều tra đỏnh giỏ hiện trạng mụi trường của Viện chăn nuụi (2006) tại cỏc cơ sở chăn nuụi lợn cú quy mụ tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tõy, Ninh Bỡnh, Nam Định, Quảng Nam, Bỡnh Dương, Đồng Nai cho thấy: nước thải của cỏc cơ sở

Xử lý sơ bộ, thải ra MT 45%

Biogas 40%

Tưới cây 15%

Trang 24

19

chăn nuôi lợn bao gồm nước tiểu, rửa chuồng, máng ăn, máng uống và nước tắm rửa cho lợn Cả 10 cơ sở chăn nuôi lợn được điều tra đều có chỉ có hệ thống xử lý chất thải lỏng bằng công nghệ biogas Kết quả điều tra của cho thấy hệ thống xử lý nước thải tại các trang trại trên là: Nước thải  bể Biogas  hồ sinh học  thải ra môi trường, hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn khác cũng có sơ đồ xử lý chất thải như trên [1]

Nhìn chung, việc quản lý chất thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn Nhu cầu sử dụng chất thải chăn nuôi lợn trong nông nghiệp còn rất thấp Vì vậy cần có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để giải quyết vấn đề quản lý và khắc phục sự ô nhiễm môi trường

CÁC QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI THAM KHẢO

Do lượng chất thải chăn nuôi thải ra hằng ngày còn ít nên các cơ sở chăn nuôi hộ gia đình có thể thu gom quét dọn chuồng thường xuyên Có thể áp dụng một số biện pháp xử lý chất thải theo các sơ đồ sau:

XỬ LÝ THẢI RA NGUỒN

NƯỚCTHẢI

CHĂN NUÔI

PHÂN BÓN PHÂN

Trang 25

Tại các cơ sở chăn nuôi quy mô nhỏ, lượng phân gia súc thải ra hằng ngày khoảng vài trăm kg, do đó việc sử dụng túi hoặc biogas để xử lý phân là không khả thi

vì tốn rất nhiều diện tích và công xây dựng Trường hợp này ta có thể tách riêng quá trình xử lý phân và nước thải Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng hệ thống biogas, phân được thu gom và xử lý riêng bằng quá trình làm phân bón Cặn lắng từ khâu xử

lý nước thải được thu gom xử lý chung với phân và nước rỉ trong quá trình ủ phân có thể đưa ngược trở lại hệ thống xử lý nước thải

XỬ LÝ THẢI RA NGUỒN

CẶN LẮNG PHÂN BÓN PHÂN

Trang 26

21

LẮNG

Ủ PHÂN

BỂ SỤC KHÍ

RA NGUỒN PHÂN

NƯỚC THẢI

 Đố i v ớ i c ơ s ở ch ă n nu i q y mô v ừ a và ớ n

Với quy mô vừa trở lên, việc đầu tư cho một hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi

là có thể thực hiện được Tùy vào trường hợp cụ thể mà có thể áp dụng một số quy trình sau đây:

lý sinh học với xử lý bậc cao

1.2.3 Tì nh hình về quản lý chất thải chăn nuôi lợn trên thế giới

Việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn đã được nghiên cứu triển khai ở các nước phát triển từ cách đây vài chục năm Các nghiên cứu của các tổ chức và các tác giả như (Zhang và Felmann, 1997), (Boone và cs., 1993; Smith & Frank, 1988), (Chynoweth

và Pullammanappallil, 1996; Legrand, 1993; Smith và cs., 1988; Smith và cs., 1992),

nước thải trên thế giới chủ yếu là các phương pháp sinh học Ở các nước phát triển,

Ủ PHÂN

HỒ TÙY NGHI

HỒ HIẾU KHÍ

THẢI RA NGUỒN

PHÂN BÓN PHÂN

NƯỚC

THẢI

CHĂN

NUÔI

Trang 27

22

quy mô trang trại hàng trăm hecta, trong trang trại ngoài chăn nuôi lợn quy mô lớn (trên 10.000 con lợn), phân lợn và chất thải lợn chủ yếu làm phân vi sinh và năng lượng Biogas cho máy phát điện, nước thải chăn nuôi được sử dụng cho các mục đích nông nghiệp

Hình 1.4 Mô hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thế giới

Tại các nước phát triển việc ứng dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước thải chăn nuôi đã được nghiên cứu, ứng dụng và cải tiến trong nhiều năm qua

Tại Hà Lan, nước thải chăn nuôi được xử lý bằng công nghệ SBR qua 2 giai

nước, amoni được nitrat hóa thành nitrit hoặc khí nitơ; giai đoạn kỵ khí xảy ra quá trình đề nitrat thành khí nitơ Phốtphat được loại bỏ từ pha lỏng bằng định lượng vôi vào bể sục khí (Willers et al.,1994)

Cơ sở chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ

Nuôi thả, chuông hở

Hệ thống nuôi

trên sàn

Kho chứa chất thải rắn

L d A li ti

Trang trại lớn quy mô

công nghiệp

Dòng nước thải Dòng chất thải rắn

Ruộng, cánh đồng

Trang 28

23

Tại Tây Ban Nha, mước thải chăn nuôi được xử lý bằng quy trình VALPUREN (được cấp bằng sáng chế Tây Ban Nha số P9900761) Đây là quy trình xử lý kết hợp phân hủy kỵ khí tạo hơi nước và làm khô bùn bằng nhiệt năng được cấp bởi hỗ hợp khí sinh học và khí tự nhiên

Tại Thái Lan, công trình xử lý nước thải sau Biogas là UASB Đây là công trình

xử lý sinh học kỵ khí ngược dòng Nước thải được đưa vào từ dưới lên, xuyên qua lớp bùn kỵ khí lơ lửng ở dạng các bông bùn mịn Quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ diễn ra khi nước thải tiếp xúc với các bông bùn này Một phần khí sinh ra trong quá

kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bùn, tạo sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước Khi lên đến đỉnh bể, các bọt khí được giải phóng với khí tự do và bùn sẽ rơi xuống Để tăng tiếp xúc giữa nước thải với các bông bùn, lượng khí tự do sau khi thoát ra khỏi bể được tuần hoàn trở lại hệ thống

Sơ đồ một hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi hoàn chỉnh sử dụng hồ kỵ khí có mái che được trình bày trên hình 1.5

Hình 1.5 Các bộ phận chính của hệ thống xử lý chất thải dùng hồ sinh học có

mái che

Trang 29

24

Nhận xét chung về công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu cơ sinh học trên thế giới là áp dụng tổng thể và đồng bộ các thành tựu kỹ thuật lên men yếm khí, lên men hiếu khí và lên men thiếu khí, nhằm đáp ứng các yêu cầu kinh tế xã hội và bảo vệ môi

trường

Trang 30

ở Ba Tư trong thế kỷ thứ XVI

Cho tới đầu thế kỷ thứ XX, công nghệ KSH được áp dụng chủ yếu để xử lý chất thải (xử lý kị khí) Từ những năm 70, do cuộc khủng hoảng năng lượng, tình trạng năng lượng ngày càng khan hiếm trên thế giới, đặc biệt là các loại năng lượng hoá thạch (fossil fuels) như dầu khí và than đá Tương tự, các mỏ than cũng đang được khai thác tối đa tăng theo nhu cầu năng lượng của các nước trên thế giới đặc biệt là Trung Quốc và Ấn Độ Trước tình trạng trên, từ hơn 20 năm qua, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã bắt đầu tìm kiếm loại năng lượng khác nhất là các loại năng lượng tái lập (renewables), gần gũi với chúng ta nhất, đó là năng lượng có được từ rác hữu cơ từ gia đình và phân chuồng gia súc như lợn, ngựa, bò gọi là năng lượng khí sinh học

ướt từ bùn trong hệ thống cống rãnh và trang trại, có 17.000GWh đã được hoán chuyển thành điện năng Đức là quốc gia sản xuất biogas nhiều nhất với 22.000GWh Tại Hoa Kỳ, lượng biogas sản xuất chiếm 6% khí đốt sử dụng cho toàn quốc vào năm

2006, tương đương 10 tỷ Gallons xăng

Ngày nay, đối với các quốc gia đang phát triển trong đó có Việt Nam, nhiên liệu về điện hiện vẫn đang là một khó khăn trong việc phân phối đến những vùng sâu

và xa Vì vậy phát triển kỹ thuật tạo ra khí sinh học từ phân chuồng qua hệ thống nén yếm khí sẽ giúp cho nông dân tự túc được nhu cầu năng lượng này, nếu biết tận dụng

và triển khai nguồn năng lượng sinh khí biogas, Việt Nam sẽ không còn lệ thuộc nhiều vào nguồn năng lượng hoá thạch như dầu hoả và than đá như hiện nay trong khi nhu cầu ngày càng tăng theo đà phát triển quốc gia (West Covins, 11/2007) Công nghệ phân giải kị khí đã được phát triển rộng lớn ở các nước công nghiệp (Đức, Đan Mạch, Pháp ) và các nước đang phát triển (Trung Quốc, Ấn Độ ) với các mục đích như: Xử

Trang 31

26

lý các chất thải hữu cơ và nước thải phạm vi tải lượng hữu cơ và nồng độ cơ chất rộng; Sản xuất và sử dụng năng lượng; Cải thiện vệ sinh, giảm thiểu mùi hôi thối; Sản xuất phân bón chất lượng cao

2.2 Sự cần thiết phát triển mô hình hầm Biogas đối với các trang trại chăn nuôi lợn

Việc phát triển chăn nuôi lợn với qui mô tập trung ngày càng tăng gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Trong phân có chứa nhiều nitơ, photpho, nhiều hệ vi sinh vật Nitrat và các vi sinh vật có thể nhiễm vào nguồn nước trên mặt đất và nguồn nước ngầm

Phân và nước tiểu cũng là môi trường cho côn trùng phát triển Mật độ côn

truyền các bệnh truyền nhiễm cho người và vật nuôi

Mùi của phân cũng là mối phiền toái của hầu hết các trang trại Theo một số chuyên gia, cư dân sống gần các trang trại lớn phải chịu đựng mùi hôi thối của phân thường kém mạnh khoẻ, tâm trạng căng thẳng, hay giận giữ, suy nhược và nhầm lẫn

chất thải Thực tế ở Việt Nam cũng như kinh nghiệm của các nước phát triển (Đức, Đan Mạch, Mỹ ) và đang phát triển (Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan ) đã chứng tỏ công nghệ khí sinh học là một giải pháp hiệu quả nhất

Phân huỷ kỵ khí là một biện pháp làm giảm mức độ ô nhiễm của chất thải chăn nuôi Sau khi xử lý kỵ khí, COD thường giảm được từ 30% tới 90% tuỳ hệ thống

Phát triển công nghệ khí sinh học không những góp phần quan trọng giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn góp phần giải quyết yêu cầu phát triển nông nghiệp bền vững và xây dựng nông thôn mới

dụng khí sinh học để chạy máy phát điện Kinh nghiệm của Trung Quốc và cách mạng xanh ở Ấn Độ là xây dựng công trình khí sinh học làm cầu nối chăn nuôi với trồng trọt, tạo thành một mô hình nông nghiệp sinh thái khép kín đạt hiệu suất tăng trưởng cao

Trang 32

 Giai đoạn 1- (giai đoạn thủy phân): Nước thải chăn nuôi lợn có chứa

nhiều hữu cơ phức tạp và không tan trong nước (protein, chất béo, carbon hydrat,

hydrat thành đường đơn và chất béo thành acid hữu cơ mạch dài Nhưng phản ứng thủy phân cellulose và các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản xảy ra chậm hơn rất nhiều trong giai đoạn 1 và các giai đoạn sau, yếu tố này cũng sẽ hạn chế tốc độ quá trình phân hủy kỵ khí

Hợp chất hữu cơ phân tử lượng lớn chuyển hóa nhờ Enzim Hydrolaza thành chất hữu cơ phân tử lượng nhỏ

Tốc độ của quá trình thủy phân phụ thuộc vào nồng độ chất nền, lượng vi khuẩn

 Giai đoạn 2 - giai đoạn acid hữu cơ và các chất trung tính:

Các axit hữu cơ: axit axetic, propionic, lactic, butyric là nguyên liệu quan trọng cho mêtan hóa

tiếp)

Giai đoạn 3 - giai đoạn mêtan hóa: là giai đoạn chậm nhất trong quá trình xử

+ Decacboxyl hóa các axit hữu cơ :

VK mêtan

Trang 33

Từ cơ chế trên việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp Kỵ khí là

rất hợp lý và được coi như là bước tiền xử lý trong hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý chất thải trong hầm biogas

2.4.1 Nguyên liệu đưa vào: Cần phải bổ sung hàng ngày khối lượng phân đầy

đủ, nếu quá nhiều hoặc quá ít phân đều có thể sản sinh ra ít khí hoặc không có khí Do

đó cần phải duy trì sự cân bằng giữa các nhóm vi khuẩn trên, nếu dư các chất hữu cơ

của nhóm vi khuẩn thứ hai Công thức pha trộn chung là: 1,5kg phân tự nhiên + 30 lít

khí/1kg cặn lơ lửng, thời gian lên men trong bể Biogas đối với phân lợn là 10-15 ngày

[19]

Bảng 2.1 Năng suất khí sinh học từ quá trình lên men các loại nguyên liệu

Trang 34

Nguồn: Trần Đức Lượng “Xử lý phân gia súc và phân cầu hầm”

2.4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ C/N: quá trình phân huỷ kỵ khí tốt nhất nếu nguyên

liệu đưa vào đảm bảo tỷ lệ C/N=30/1 [29]

Bảng 2.2 Tỷ lệ C/N trong phân gia súc gia cầm

2.4.3 Quá trình khuấy trộn: phải thường xuyên thực hiện phá lớp váng nổi

trong bể Biogas để tạo điều kiện cho khí thoát lên vòm bể và thúc đẩy quá trình sinh khí Đồng thời trong các vi khuẩn sinh khí có loại thụ động có loại năng động, do đó cần khuấy trộn để cung cấp thức ăn cho loài vi khuẩn thụ động

2.4.4 Hoá chất, các độc tố: các hóa chất như thuốc kháng sinh hoặc các sản

phẩm hoá học khác có thể gây ức chế cho quá trình phát triển của VSV Vi sinh vật có thể ngừng làm việc và hiệu quả sinh khí thấp, vì vậy cần hạn chế sự có mặt của các chất hoá học trong bể Biogas

2.4.5 pH: tối ưu khoảng 7-8,5

2.4.6 Áp suất: Vi khuẩn tạo khí methane rất nhạy cảm với áp suất, chúng chỉ

hoạt động bình thường trong điều kiện áp suất <40mm cột nước [29]

Trang 35

30

2.4.7 Nhiệt độ: lý tưởng là 350 C, tuy nhiên quá trình phân huỷ vẫn xảy ra ở

như quá trình sinh khí không diễn ra Theo Mignotte lượng khí sinh ra trên 1 tấn phân

ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng thời gian khác nhau được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến hiệu quả sinh khí

BOD giảm 79-87%, Coliform giảm 98-99,7%, trứng giun sán giảm 95,6-97%

Tóm tắt các điều kiện tối ưu cho quá trình sản xuất khí sinh học được cho

Trang 36

31

2.5 Một số loại hầm biogas hiện đang được áp dụng tại Việt Nam

Ở nước ta hầm biogas đã được sử dụng phổ biến ở mọi khu vực có chăn nuôi, trước hết là để tận dụng nguồn khí đốt không mất tiền mua này cho sinh hoạt và sản xuất Trong điều kiện hiện nay khi người ta cho vật nuôi ăn chủ yếu bằng thức ăn tổng hợp, không cần phải nấu và giá điện ngày càng cao thì việc các hộ chăn nuôi tự sản xuất điện cho các nhu cầu của mình bằng nhiên liệu biogas trở nên ngày càng phổ biến Tác dụng thứ hai của hầm biogas là giảm tải ô nhiễm cho nước thải như đã nêu ở trên

Có 2 loại hầm biogas được Bộ NN&PTNT phê duyệt thiết kế và cho phép ban hành là kiểu KT1 và KT2 (10 TCN 492 ÷ 499 – 2002 và 10 TCN 97:102)

Kiểu KT.1: được thiết kế trên cơ sở thiết bị nắp cố định vòm cầu do Viện Năng

lượng nghiên cứu thiết kế, thử nghiệm từ 1984 và đã được giám định năm 1990 và được cải tiến cho tới nay Bản thiết kế tiêu chuẩn cho phép sử dụng 128 cỡ bể phân hủy khác nhau (từ 4,2 đến 49,2 m3) Với mỗi bể phân hủy, người ứng dụng có thể lựa chọn 1 trong 3 tỷ lệ phần chứa khí (4,5,6) phù hợp với thời gian lưu của nguyên liệu nạp tuỳ thuộc vào điều kiện khí hậu

Hình 2.2: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.1

Trang 37

32

Hình 2.3 Hầm KSH có nắp cố định

Kiểu KT.2: được thiết kế trên cơ sở kiểu Trương Gặp được phổ biến ở

Thái Lan trong khuôn khổ dự án hợp tác giữa Thái Lan và Đức và được Đại học Cần Thơ ứng dụng trong nhiều năm nay Kiểu nắp đới cầu trên đáy hình nón giúp cho công trình chịu lực tốt khi xây ở vùng đất có mực nước ngầm cao do vậy rất thích hợp với vùng đồng bằng sông Mê Kông

Hình 2.4: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.2

Để khắc phục hiện tượng đóng váng trên mặt chất lỏng trong bể biogas có một kiểu hầm biogas theo thiết kế của ông Trương Gặp thuộc Trung tâm Nghiên cứu Ứng

Trang 38

33

dụng Năng lượng mới Đà Nẵng đang được áp dụng ở miền Trung và Tây nguyên trong vài năm gần đây Kiểu hầm này đượcBộ TN & MT trao tặng giải thưởng môi trường Việt Nam năm 2007

Mô hình Biogas nắp cố định có các ưu điểm sau:

vòm cầu nổi trên mặt thiết kế này của đất) thì bể Biogas nắp cố định tiết kiệm được diện tích mặt bằng vì hầm được xây ngầm dưới đất

mùi hôi và sự tái sinh của ấu trùng và hạt cỏ Khác với các bể biogas hiện có đường phân hủy phân dài từ 1 – 2 ngày

động bình thường

Nước thải trong chăn nuôi lợn bao gồm nước tiểu, phân và nước rửa chuồng theo mương dẫn vào hầm biogas qua hố lắng cát Chất rắn như cát, và các chất khó phân hủy khác tự động lắng lại ở hố lắng cát, chất hữu cơ nhẹ hơn theo nước chảy vào hầm biogas Mô hình hầm khí sinh vật nắp cố định gồm có 3 phần:

(Ngoài ra còn có hệ thống phá váng bằng ống áp suất và phá váng tự động) Nhờ những ưu điểm so với các kiểu bể biogas truyền thống nên bể biogas kiểu

"Trương Gặp" được nhiều cơ sở chăn nuôi quy mô trung bình và các điểm giết mổ gia súc tập trung xây dựng Tính đến thời điểm hiện nay đã có khoảng 800 hầm Biogas

Quảng Bình đến Bình Định, ở Đồng Nai, Tp Hồ Chí Minh, vùng Tây nguyên và tới tận nước bạn Lào

Có thể nói việc chuyển hầm biogas hình bán cầu sang hình chữ nhật mái vòm là một giải pháp nâng cao mức độ bảo đảm an toàn, tránh các sự cố thường gặp trong vận hành bể biogas kiểu cũ Xét thuần tuý về mặt hình học, sự chuyển đổi này sẽ dẫn tới

Trang 39

34

tăng chi phí xây dựng vì với cùng một thể tích bên trong hình cầu có diện tích bao bọc nhỏ nhất

Hình 2.5 Mô hình bể Biogas nắp cố định

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể kiểu Trương Gặp

Loại này có nguồn gốc từ Ấn Độ do tổ chức KVIC ( Khadi and Village Industries Commision ) phát triển Cấu tạo thiết bị được trình bày trong ( hình 2.5 )

Bộ phận chứa khí là một nắp có dạng một cái thùng, được úp trực tiếp vào dịch phân huỷ Khí sinh ra ở bể phân huỷ được thu giữ ở nắp và làm cho nắp nổi lên Khí được tích lại càng nhiều thì nắp càng nổi cao Trọng lượng của nắp tạo ra áp suất nén

Trang 40

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	1,71 MB