Chăn nuôi đại cương khối kiến thức chuyên ngành chăn nuôi

Yêu cầu chính của một chuồng nuôi Do chuồng trại đóng nhiều vai trò quan trọng nên việc thiết kế và xây dựng chuồng trại phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây: - Tạo được điều kiện vi khí h

Chương 1 XÂY DỰNG CHUỒNG TRẠI

II Yêu cầu chính của một chuồng nuôi

Do chuồng trại đóng nhiều vai trò quan trọng nên việc thiết kế và xây dựng chuồng trại phải thỏa mãn các yêu cầu sau đây:

- Tạo được điều kiện vi khí hậu tốt cho vật nuôi và con người

- Thuận tiện cho việc lao động và quản lý của người chăn nuôi

- Chi phí xây dựng thấp

- Sử dụng lâu dài

- Có hệ thống cung cấp phục vụ điện, nước

- Hệ thống cung cấp, dự trữ và phân phối thức ăn

- Thuận lợi giao thông

- Có hệ thống thu gom và xử lý chất thải

- Thuận tiện cho việc mở rộng hoặc kết hợp với các mô hình sản xuất nông nghiệp khác

- Có cảnh quan vệ sinh và đẹp

III Phương pháp nghiên cứu xây dựng chuồng trại

Chăn nuôi càng tiến bộ thì vai trò của chuồng trại càng quan trọng và đòi hỏi phải được nghiên cứu nghiêm túc và chuyên sâu Sau đây là một số hướng chủ yếu và phương pháp nghiên cứu cho các hướng chuyên biệt này

III.1 Tác động của các yếu tố vi khí hậu đến sinh lý, sinh trưởng và sinh sản của vật nuôi

- Để tạo các điều kiện môi trường thích hợp cho vật nuôi, người ta phải nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến sinh lý, sinh trưởng và sinh sản của vật môi

- Các yếu tố môi trường hiện diện đồng thời và không tác động riêng lẻ mà có các ảnh hưởng hỗ tương trên quá trình sống của vật nuôi Đây là phạm vi khá rộng lớn cần nghiên cứu ở Việt Nam, mà hiện nay chúng ta có rất ít số liệu về các vấn đề này

III.2 Vật liệu làm chuồng và hiệu quả kinh tế của chuồng nuôi

- Việt Nam là một nước có khá nhiều loại vật liệu dùng làm chuồng nuôi

- Mỗi loại vật liệu hay một kiểu phối hợp vật liệu xây dựng sẽ cho một chuồng nuôi có giá trị xây dựng, độ bền và thời gian sử dụng khác nhau Như thế sẽ ảnh hưởng đến năng suất vật nuôi, năng suất lao động và giá thành sản phẩm

- Việc xác định một công thức vật liệu, một mô hình chuồng nuôi tối hão là điều

vô cùng quan trọng trong phát triển chăn nuôi

III.3 Kích thước chuồng nuôi và năng suất vật nuôi

- Mỗi loại vật nuôi có một nhu cầu nhất định về không gian để sống và tạo nên sản phẩm Chuồng nuôi quá rộng sẽ làm tăng chi phí khấu hao chuồng trại, chuồng nuôi quá hẹp sẽ gây khó khăn trong sinh hoạt của vật nuôi và làm giảm năng suất

- Việc xác định kích thước chuồng nuôi cho từng loại vật nuôi là một vấn đề cần thiết để tối ưu hóa lợi tức của người chăn nuôi

- Hiện nay các nước chăn nuôi tiên tiến đã có khá nhiều nghiên cứu về vấn đề này Tuy nhiên kích thước chuồng nuôi tùy thuộc khá nhiều yếu tố như loài, giống, loại vật nuôi, điều kiện môi trường, vật liệu xây dựng và ngay cả cách bố trí dãy chuồng trong trại hay các ô chuồng trong một dãy chuồng nuôi

III.4 Hiệu quả của các công nghệ chăn nuôi

Chăn nuôi càng phát triển, tính chuyên môn hóa càng cao và hình thành các công nghệ chăn nuôi khác nhau: 10 năm trước đây khái niệm công nghệ chăn nuôi còn xa lạ đối với người chăn nuôi Việt Nam Từ năm 1995, một số công ty kinh doanh chăn nuôi nước ngoài đã nhập một số công nghệ chăn nuôi heo và gà với qui mô nhỏ vào Việt Nam

và từ đó người chăn nuôi quen dần với khái niệm này, mỗi công nghệ chăn nuôi có một giá trị xây dựng khác nhau và cho hiệu quả hoàn toàn khác nhau

Vì vậy, việc nghiên cứu vấn đề này rất cần thiết, tuy nhiên sự hiểu biết về công nghệ chăn nuôi của chúng ta còn hạn chế và phần lớn cán bộ kỹ thuật của Việt Nam chưa

có khả năng thiết kế các công nghệ mang tính đồng bộ cao Do đó, việc nghiên cứu là khó khăn nhưng vô cùng cần thiết

III.5 Tác động môi trường của các chất thải từ chuồng nuôi và phương pháp xử lý chất thải

- Từ lâu, phần lớn các chuồng nuôi gia súc gia cầm của Việt Nam đều không chú ý đến vấn đề ô nhiễm môi trường

- Trước đây, mật độ dân cư thấp và qui mô cũng như số lượng chăn nuôi không cao nên các chất thải từ chuồng nuôi không gây ô nhiễm nghiêm trọng và phần lớn được phân hủy tự nhiên

- Ngày nay, mật độ dân cư đông, chăn nuôi phát triển cả về số lượng và qui mô đàn nên đã gây nên nhiều ô nhiễm nghiêm trọng

- Nghiên cứu để tìm phương pháp khả thi trong việc xử lý chất thải từ chuồng nuôi

đã được nhà nước và nhiều tổ chức trên thế giới hỗ trợ nhưng vẫn chưa mang lại kết quả

khả thi (dễ áp dụng và giá thành thấp) Việc nghiên cứu xử lý chất thải chuồng nuôi vẫn còn phải tiếp tục

IV Những nguyên tắc chủ yếu khi xây dựng chuồng trại

IV.1 Chuồng phải phù hợp với chức năng sinh lý, sản xuất

- Heo con: vỏ đại não chưa phát triển, nó điều tiết thân nhiệt kém, phản ứng với ngoại cảnh kém Sau khi đẻ 30 phút thì thân nhiệt heo con thấp 5 – 6oc sau đó mới ổn định dần, thời gian phục hồi ngắn hay dài tùy nhiệt độ bên ngoài Nếu nhiệt độ bên ngoài lạnh, thay đổi bất thường thì làm cho khả năng phục hồi của heo con kém (heo con suy yếu rồi bị tiêu chảy) Lớp mở dưới da heo con chưa hình thành nên chịu lạnh và giữ thân nhiệt kém, heo con dễ bị mắc bệnh tiêu chảy

- Trái lại chuồng heo đực giống thì cần phải rộng rãi và thoáng mát (đặc biệt heo nọc cần nhiệt độ mát hơn)

Do đó nguyên tắc xây dựng chuồng trại chăn nuôi là phải phù hợp với điều kiện sinh lý gia súc gia cầm

IV.2 Chuồng phải đảm bảo vệ sinh phòng bệnh

A Trại phải có rào, cổng

- Kiểm soát sự ra vào, có hố sát trùng ngay cổng cho xe và người vào trại

- Đối với trại có nhập và xuất gia súc thường xuyên thì cổng nhập và xuất khác nhau và không cùng chung tuyến đường

B Cách ly hai khu chăn nuôi và phục vụ

- Khu chăn nuôi trực tiếp: gồm các loại chuồng nuôi gia súc, nên ở khu xa trục lộ giao thông và yên tĩnh

- Khu phục vụ gián tiếp: văn phòng, nhà kho, nhà thức ăn gần đường giao thông hơn và khu phục vụ phải ở trên gió.Giữa hai khu này phải có rào, hố sát trùng ngay trước cổng vào chuồng, ở một số nước còn có nơi rửa tay, thay y phục

- Phải có chuồng “tân đáo”: tức là nơi nhốt gia súc mới đưa vào trại và chuồng trị bịnh gia súc ốm, chuồng này tách xa khu chăn nuôi tối thiểu là 50 m

C Trong khu vực chăn nuôi cũng có thể tách riêng từng khu, các khu phải cách xa nhau

Ví dụ: đối với trại heo thì các khu cách nhau tối thiểu là 20m Dãy chuồng heo này cách dãy chuồng heo kia (phía trước và sau) là 10 m (gấp 2,5 - 3 lần chiều cao của chuồng) để đảm bảo thoáng mát, để các chuồng không chắn gió lẫn nhau

Những cống rãnh phải chảy về nhà chế biến phân với độ dốc là 30

IV.3 Chuồng trại phải tận dụng được nguồn phân bón

- Phân gia súc là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, gia tăng độ phì nhiêu của đất, đồng thời gia tăng hiệu quả của phân hữu cơ Do đó chuồng trại cần phải thiết kế sao cho tận dụng được nguồn phân gia súc, gia cầm thải ra

- Phân gia cầm có thành phần dưỡng chất cao nhất

- Ngoài ra, nếu để phân rơi vãi sẽ là nguồn gây ô nhiễm: làm bẩn thức ăn, nước uống, gieo rắc mầm bệnh

IV.4 Chuồng trại hợp lý sẽ góp phần tăng năng suất lao động, nâng cao hiệu suất chăn nuôi

Liên quan đến việc bố trí trại chăn nuôi để

- Giảm thời gian di chuyển đi lại, đồng thời vẫn đảm bảo về mặt vệ sinh phòng bệnh: thiết kế đường đi trong trại, cửa ra vào chuồng hợp lý

- Khu vực nào cần có sự đi lại thường xuyên thì gần nhà ở: nhà vắt sữa, xưởng sửa chữa

- Văn phòng ở nơi cao ráo, có thể quan sát các cơ sở khác và gần đường giao thông

IV.5 Chuồng trại cần đảm bảo bền vững, đơn giản, rẻ tiền

- Vốn xây dựng chuồng trại rất lớn do đó cần nghiên cứu đầu tư để nhằm đảm bảo điều kiện vệ sinh

- Sử dụng nguyên liệu địa phương

- Chọn vật tư xây dựng chuồng cần chú ý: có sức dẫn nhiệt thấp, dễ sát trùng và bền vững khá

V Chọn địa điểm lập trại chăn nuôi

Để thiết lập một trại chăn nuôi công việc đầu tiên là chọn địa điểm, sau đó bố trí

cơ sở trong trại (qui hoạch tổng thể) tiếp đến thiết kế từng phần trong trại

- Nguồn nước phải có sẵn quanh năm, rẻ tiền và dồi dào

- Nếu có nguồn điện, máy bơm tự động thì có thể chọn địa điểm hơi xa nguồn nước, với điều kiện chi phí xây dựng rẽ hơn

V.2 Những điều cần lưu ý khi xây chuồng

V.2.1 Địa hình

V.2.1.1 Địa điểm

- Đường đến trại có thể hoạt động quanh năm, nhưng không sát trục giao thông

- Địa thế phải thấp hơn nhà ở, mực nước ngầm phải thấp hơn chỗ thấp nhất của nền chuồng

- Theo hướng gió chính: phải dưới khu nhà ở và trên nhà chứa phân

- Không quá xa thị trường tiêu thụ sản phẩm để giảm chi phí chuyên chở vàø hao hụt, nếu được giá công nhân rẽ thì tốt

V.2.1.2 Khoảng cách đối với các cơ sở khác

- Cách đường giao thông 50m, để gia súc được yên tĩnh và không nhiễm bụi

- Mật độ nuôi vừa phải

Ví dụ: 10 trâu bò hoặc 60 heo có thể cách nhà ở 50 m, nhưng nếu nuôi nhiều: hơn

20 trâu bò hoặc hơn 100 heo thì cách nhà 100m

- Nhà chứa và ủ phân cách chuồng nuôi 50m

- Nếu diện tích khu xây dựng quá hẹp thì có thể giảm khoảng cách xuống từ 50%

30%-V.2.1.3 Hướng của chuồng

Mặt chính của chuồng phải tránh hướng gió lạnh hoặc hướng gió chính, có thể nhận ánh sáng mặt trời ban mai và giảm ánh sáng buổi chiều

Tuy nhiên việc chọn hướng chuồng cũng tùy theo vùng

Ví dụ:

Miền bắc: chuồng quay hướng Đông Nam (Nam) để chuồng sáng sủa, tránh nắng Tây gay gắt và gió bấc rất lạnh ĐBSCL: theo hướng Đông Tây (trục chính)

V.2.1.4 Khoảng cách giữa các chuồng

Trong khu vực chăn nuôi có thể xây dựng nhiều chuồng song song nhưng mỗi dãy không quá 4 chuồng, khoảng cách giữa dãy chuồng này và dãy chuồng kia là 10m, để chuồng trước không cho khuất ánh sáng của chuồng sau

Xung quanh trại nên trồng cây chắn gió và để thoáng mát

V.2.1.5 Thiết kế chuồng phải tạo sự thoáng khí

Nhằm mục đích đẩy hơi nước thừa và làm giảm ẩm độ trong chuồng, giảm bớt mùi hôi trong chuồng Muốn vậy phải xây chuồng mái kép, có khoảng trống, vách ngăn chuồng nên có lỗ hở

V.2.2 Khả năng chịu lực của đất

- Hầu hết các nơi trong vùng ĐBSCL lớp đất mặt thường có cấu tạo lỏng lẻo, không ổn định và chứa nhiều chất hữu cơ nên không thích hợp cho việc xây dựng Do đó, trước khi xây dựng lớp đất mặt cần phải được lấy đi và xử lý hay thay bằng các loại vật liệu thích hợp

- Ở một số nơi lớp đất mặt có độ dốc cao cần phải được xứ lý cao độ trước khi xây dựng Khả năng chịu lực của đất tùy thuộc vào loại đất và độ ẩm của đất xây dựng

V.2.3 Khả năng thoát nước

Thật lý tưởng khi các công trình xây dựng được thiết kế trên các vùng đất vững chắc Tuy nhiên, khá nhiều trường hợp do phải ưu tiên thỏa mãn các khía cạnh khác như giao thông, cấp nước, điều kiện dịch vụ hay do không có đất người ta buộc phải xây dựng trên những vùng đất có khả năng thoát nước kém

Việc ngập úng thường xuyên hay có thời gian sẽ làm kết cấu của nền móng bị suy yếu và gây thiệt hại rất lớn cho tuổi thọ của công trình Do vậy việc thoát nước là vô cùng cần thiết và quan trọng

ĐBSCL các biện pháp chống ngập úng cho các vùng đất xây dựng thông thường nhất là: đê ngăn, nâng cao nền, làm mương và bơm tiêu

Chương 2 XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI

I Phân

I.1 Thu dọn phân

Cách thu dọn phân thay đổi tùy theo loài gia súc, phương thức chăn nuôi, thiết kế chuồng trại…

a) Phân gà

- Hố phân: có thể được thiết kế dưới lồng gà

- Hành lang cạn: có thể hốt phân trực tiếp (sâu khoảng 5 cm)

- Nền chuồng xi măng hay đất có hoặc không có chất độn chuồng (thường nuôi gà thịt và gà chưa lên lồng)

Từ những nơi này, phân được hốt hoặc cạo rữa và phân được vận chuyển đến chổ dự trữ b) Heo

- Có thể dùng dụng cụ hốt phân trong chuồng rồi vận chuyển đến hố phân

- Hoặc phân được xịt rữa bằng vòi nước mạnh chảy về chổ dự trữ

I.2 Dự trữ phân

Phân có thể được chứa dưới dạng:

a) Hố phân (pit)

Hố phân được xây bằng xi măng, kích thước tùy lượng phân muốn dự trữ

Ví dụ: đối với gà: 2 - 6 feets sâu (1feet gần bằng 0,3 mét) Từ những hố phân này, phân

có thể được bơm thẳng ra cánh đồng bón hoa màu

b) Bể lắng (settling tank)

Có thể đặt giữa chuồng và ao (pond), hồ (lagoon) chứa phần nước thải dư thừa Bể lắng có đáy nghiêng và cạn, đầu sâu của bể lắng có những khe hở (phân cứng bị giữ lại ở

bể lắng để xử lý bằng cách khác, nước thải chảy xuống ao

c) Chứa phân trên nền (floor storage)

Phần lớn áp dụng cho gà thịt, gà dò, gà bố mẹ và gà đẻ Một lớp chất lót chuồng như trấu, rơm, vỏ trái đậu phọng Phân và chất lót chuồng trộn vào nhau sẽ được lấy đi tùy theo loại gà nuôi

d) Chứa bằng cách chất đống khô trong nhà ủ phân (Dry stack storage)

Nên xây nhà có mái che, chỗ cao, nước mưa không chảy tới được, xa các nguồn nước, nền nhà có thể bằng xi măng (ciment) hay đất nện (đầm kỹ) Nếu dự trữ phân trên một tháng nên làm nền bằng xi măng để tránh sự thẩm lậu chất dinh dưỡng vào đất

Nhà ủ phân có thể có vách hoặc không Trong thời gian ủ khoảng 10% NH3 sẽ mất sau 2 tháng Nếu mặt trên phân được phủ kín thì giảm được sự thất thoát này

Nuôi trâu, bò có thể làm hố phụ ở một góc nhà để nước tiểu thoát xuống và lấy tưới lên phân

e) Ao chứa phân (Waste Storage pond)

Có thể cho phân, nước rửa chuồng đi thẳng xuống ao Ðáy ao và xung quanh thường bằng đất, không có mái che và có thể dự trữ phân đến đầy Dự trữ cách này có mùi, nếu có mưa có thể bị tràn và nếu thẩm lậu vào nguồn nước sử dụng sẽ gây ngộ độc

I.3 Xử lý phân (manure treatment)

Bất kỳ phương cách nào làm giảm khả năng gây nhiễm hay làm thay đổi các điều kiện (trạng thái) ban đầu của phân gọi là xử lý

Mục đích của việc xử lý là:

- Diệt các loại vi trùng và trứng giun sán trong chất thải đến mức an toàn

- Hạn chế đến mức thấp nhất sự thất thoát NPK trong phân

- Giảm các chất hữu cơ trong nước thải trước khi đổ ra dòng tiếp nhận

- Tận dụng chất hữu cơ có trong chất thải vào các mục đích có ích như tạo biogas, sinh khối Có 2 cách chính: xử lý sinh học và xử lý không sinh học

A Xử lý không sinh học (Non-biological treatment)

- Vùng lắng: giữ nước yên tỉnh để lắng chất rắn xuống

- Vùng nước chảy vào: làm giảm vận tốc của nước trước khi đi vào vùng lắng và để phân phối đều chất rắn

- Vùng nước chảy ra: là vùng nước chảy tràn từ vùng lắng, thường được xử

lý hóa học để sử dụng lại như rửa chuồng

- Vùng lấy chất rắn ra: thường tái chế để sử dụng làm phân bón

b) Thiêu đốt phân (incineration)

Sử dụng nhiệt độ cao như lò thiêu để đốt phân, xác súc vật thành tro

- Xử lý hóa học (chemical treatment)

Sự tiêu độc: sử dụng các chất tiêu độc để tiêu diệt các mầm bệnh trong nước

phân mà nhóm vi khuẩn chủ lực là Coliform Nhóm vi khuẩn này được xem như là một chỉ tiêu cho tính chất vi sinh vật của nước, sự an toàn của nước uống được và hiệu quả của sự tiêu độc

Sử dụng các chất sát trùng gốc Chloride, sodium, ammonium Trong thực

tế clorine hóa là phương pháp được sử dụng nhiều nhất Có thể dùng khí Cl2

hoặc các dẫn xuất của nó như: canxihypoclorite, clorua vôi, cloramine để khử trùng nước thải Khi vào nước, Cl2 kết hợp với nước tạo ra acid HOCl: là chất có tính oxy hóa mạnh làm phá hủy tế bào vi sinh vật và khử mùi độc chất

Sự ngưng kết hóa học (Chemical Precipitation)

Thêm hóa chất vào nước phân, nước thải để ngưng kết các phân tử thể keo

làm ngưng kết oxy của nước phân, làm vi sinh vật chết Phương pháp này loại khỏi nước thải một hàm lượng lớn silicat, protein, hydrocarbon, chất béo, dầu, mỡ và một phần vi sinh vật, trứng giun sán

Phương pháp này dùng để xử lý nước của các xí nghiệp trước khi đưa vào hệ

thống xử lý chung của thành phố Người ta dùng các chất kết tủa như alumium sulphate, ferric sulphate, ferric chloride, vôi

Lượng hóa chất được sử dụng tùy thuộc vào đặc tính hoá học của chất thải

như độ pH, tỉ lệ chất rắn chứa trong nước phân và nồng độ phosphate Hóa chất dùng để ngưng kết phosphate như vôi, phèn và các muối sát trùng sulphate

B Xử lý sinh học (Biological treatment)

Là phương pháp xử lý dựa vào hoạt động của các vi sinh vật Phương pháp này tùy thuộc vào các điều kiện như sau:

- Nhu cầu oxy cho các hoạt động của vi sinh vật Vi khuẩn này có 3 loại:

Kỵ khí: không cần O2 hòa tan

Hiếu khí: cần O2 hòa tan

Tùy ý: có thể kỵ khí hoặc hiếu khí

- Tính chất của chất thải cũng có thể ảnh hưởng đến phương cách hoạt động của vi sinh vật Vd: chất thải rắn: dùng phương pháp hiếu khí hoặc kỵ khí, chất thải lỏng dùng phương pháp kỵ khí

- Ngoài ra cũng dựa vào tính chất vật chứa: hầm kín: dùng phương pháp kỵ khí, hầm hở: phương pháp hiếu khí

a) Xử lý kỵ khí (anaerobic treatment)

- Cơ chế của quá trình lên men kỵ khí sinh học

Ðược thực hiện bởi các vi sinh vật trong điều kiện hoàn toàn không có oxy

Vi sinh vật hiện diện tự nhiên trong ruột gia súc và do đó hiện diện tự nhiên trong phân

Chúng nhận năng lượng từ quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong phân và sử dụng những chất cung cấp oxy khác hơn là oxy hoà tan: khí CO2, sulphate (S04), nitrate (N03) gọi là sự lên men (Fermentation)

- Trong phương pháp xử lý phân bằng phương pháp sinh học kỵ khí, các vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí biến chất hữu cơ trong phân thành khí methane và một số khí khác như

CO2, H2S và có thể có nước Phương pháp này chia ra ba giai đoạn

* Giai đoạn 1: Thủy phân (mất nước) Hydrolysis

Giai đoạn thủy phân: các chất hữu cơ trong nước thải phần lớn là các chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, carbon-hydrat, xenlulose, lignin, một vài chất hữu cơ ở dạng không hòa tan

Các chất hữu cơ cao phân tử bị phân hủy bởi các enzym ngoại bào được sản sinh bởi các vi sinh vật Sản phẩm của giai đoạn này là các chất hữu cơ có phân tử nhỏ hơn, hòa tan được sẽ là nguyên liệu cho các vi sinh vật ở giai đoạn sinh acid Các phản ứng thủy phân trong giai đoạn này biến đổi các protein thành các acid amin, carbon-hydrat, thành các đường đơn, chất béo thành các acid béo chuỗi dài Tuy nhiên, các chất hữu cơ như xenlulose, lignin rất khó phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản Tốc độ thủy phân tùy thuộc loại nguyên liệu nạp, mật độ vi sinh vật trong hệ thống xử lý và các yếu tố môi trường như pH và nhiệt độ

* Giai đoạn 2: Sinh acid

Giai đoạn sinh acid: các chất hữu cơ đơn giản được sản xuất ở giai đoạn trên sẽ được chuyển hóa thành acid acetic, H2, CO2 bởi vi khuẩn Acetogenic Tỷ lệ của các sản phẩm này phụ thuộc vào hệ vi sinh vật trong các hệ thống xử lý và các điều kiện môi trường

* Giai đoạn 3: Sinh khí

Các sản phẩm của giai đoạn sinh acid được chuyển đổi thành methane và các sản phẩm khác bởi nhóm vi khuẩn methane Vi khuẩn sinh methane là những vi khuẩn kỵ khí có tốc độ sinh trưởng chậm hơn các vi khuẩn ở giai đoạn thủy phân và giai đoạn sinh acid Các vi khuẩn sinh methane sử dụng acid acetic, methanol, CO2, H2 để sản xuất khí methane trong đó acid acetic là nguyên liệu chính với trên 70% methane được sản sinh từ

nó Phần methane còn lại được sản xuất từ CO2 và H2

Ba giai đoạn trên có thể tóm tắt qua sồ đồ sau:

Hỗn hợp khí sinh ra từ quá trình phân hủy trên thường được gọi là khí sinh học hay biogas Lượng khí methane sinh ra khoảng 0,6 - 0,65 m3

/kg vật chất khô bị mất đi Methane là một chất không màu, không mùi, dễ cháy ở 150C với khí áp 735cm Hg (5.500

- 6.000 kcal/m3 Khí sinh ra chủ yếu là khí CH4 (63-70%), CO2 (27 - 33%), H2S 2,3%) H2S có mùi khó chịu, có thể gây ngộ độc

(1,1-Proteins

Carbohyrate

Fats

Aminoacids Fatty acids Sugar

Fatty acids Alcohols C02+H2+NH4+

H2S

C02

NH4

Enzymatic Hydrolysis

Enzymatic Hydrolysis

Enzymatic Hydrolysis

Quá trình lên men kỵ khí đòi hỏi các điều kiện môi trường khá nghiêm nhặt Trong

đó thì điều kiện nhiệt độ và pH đóng vai trò quan trọng, môi trường không được chứa chất độc hại hoặc ức chế làm cho hoạt động của vi khuẩn chậm hoặc dừng lại

Lượng vi sinh vật ban đầu: quá trình lên men kỵ khí có thể được khởi động một cách nhanh chóng nếu như sử dụng chất thải của của hệ thống xử lý kỵ khí sinh học đang hoạt động làm chất mồi

Nhiệt độ: Nhiệt độ; sự biến đổi của nhiệt độ trong ngày; các mùa khác nhau trong năm ảnh hưởng lớn đến tốc độ sinh khí

25 - 400C: đây là khoảng nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa ấm

50 - 650C: nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa nhiệt

Nói chung khi nhiệt độ tăng thì tốc độ sinh khí tăng nhưng ở nhiệt độ trong khoảng 40 - 450C thì tốc độ sinh khí giảm vì khoảng nhiệt độ này không thích hợp cho cả hai loại vi khuẩn, nhiệt độ trên 600C tốc độ sinh khí giảm và quá trình sinh khí bị kềm hãm hoàn toàn ở 650C trở lên

pH và độ kiềm

Ðộ kiềm thích hợp cho hệ thống xử lý kỵ khí sinh học từ 1.000mg/l đến 5.000mg/l tính theo CaCO3

pH thích hợp từ 6,6 - 7,6 nhưng tối ưu là trong khoảng 7 - 7,2

Sự lên men sinh acid cần pH acid: thường từ 5 - 6.5

Sự lên men sinh methane: làm pH trở nên trung tín hoặc kiềm: 7 - 8.5

Khi pH nhỏ hơn 6,6 do sự tích tụ quá độ các acid béo do hầm ủ bị nạp quá tải hoặc

do các độc tố trong nguyên liệu nạp ức chế hoạt động của vi khuẩn sinh khí methane, trong trường hợp này người ta ngưng nạp nguyên liệu cho hệ thống xử lý để vi khuẩn methane sử dụng hết các acid thừa Khi hệ thống xử lý đạt được tốc độ sinh khí bình thường thì nạp nguyên liệu trở lại đúng lượng quy định

Khi trong phân có nước tiểu càng nhiều thì pH càng cao có thể >8 và làm giảm sự sinh methane và cho nhiều khí NH3 độc (nên phân có nước tiểu không tốt)

Một vài khoáng chất có thể làm tăng pH như sodium, potassium, calcium, magnesium đưa đến làm giảm khí methane

Chất thải thực vật có khả năng điều chỉnh pH trở lại 7 giúp việc sản xuất khí methane tăng

Ðộ mặn

Nồng độ muối NaCl < 0,3% không ảnh hưởng đến tốc độ sinh khí

Nhu cầu dưỡng chất

Ðể bảo đảm năng suất sinh khí của hầm ủ, nguyên liệu nạp nên phối trộn để đạt được tỷ số Carbon/Nitơ từ 25/1 đến 30/1, bởi vì các vi khuẩn sử dụng carbon nhiều hơn

sử dụng đạm từ 25 - 30 lần Các nguyên tố khác như P, Na, K và Ca cũng quan trọng đối với quá trình sinh khí, tuy nhiên Carbon/Nitơ được coi là yếu tố quyết định

Có một số chất hữu cơ cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật có trong phân Người ta làm một vài thí nghiệm bằng cách cho thêm bả thực vật có tác dụng

kích thích gia tăng CH4 (dùng dây khhoai lang cho thêm vào phân sẽ tăng 88%

CH4) (Johnson, 1976)

Thời gian lưu trữ (hydrolic retention time)

Cần có một thời gian tối thiểu để phân tồn tại trong hầm ủ mới phân hủy được (môi trường có nước), thường là 2 - 6 ngày, cũng có khi 12 - 15 ngày, tùy thuộc điều kiện thích hợp mà thời gian thay đổi

Trộn (mixing)

Nhằm duy trì nhiệt độ đồng nhất cho toàn khối và khuyếch tán đều chất hữu cơ

để gia tăng diện tích tác động của vi sinh vật giúp quá trình phân hủy nhanh hơn

Mặc khác, khi trộn sẽ làm giảm thiểu sự lắng đọng các chất rắn xuống đáy hầm

và hạn chế được sự tạo bọt, váng trên mặt hầm ủ

b) Xử lý hiếu khí (aerobic treatment)

Đây là phương pháp xử lý có sự hiện diện của oxy hòa tan Mục đích xử lý hiếu khí giúp giảm mùi hôi của phân trong khi lưu trữ, hoặc hạn chế lượng nước trong phân trước khi phun hoặc rãi ra cánh đồng

Ủ phân hoai (composting)

- Định nghĩa: Ủ phân hoai là một quá trình phân hủy hiếu khí có kiểm soát, được thực hiện bởi nhiều vi sinh vật khác nhau thuộc 2 nhóm ưa ấm và ưa nhiệt Sản phẩm làm

ra được làm sạch bởi nhiệt sản sinh và được cố định ở mức độ có lợi cho sự phát triển của cây xanh Phân hoai được làm sạch do nhiệt độ trong đống phân có khi lên đến 60 - 700

C Nếu nhiệt độ này kéo dài được một ngày thì nó đủ để hạn chế các vi khuẩn, virus, trứng

ký sinh trùng gây bệnh

Hạn chế của quá trình ủ phân hoai:

Chất lượng của sản phẩm không ổn định để đáp ứng đủ hàm lượng dinh dưỡng cần thiết của một loại phân bón Không đảm bảo được vi sinh vật gây bệnh bị vô hiệu hóa

- Các giai đoạn trong quá trình ủ phân hoai:

Giai đoạn chậm: là thời gian cần thiết để vi sinh vật thích nghi và tạo khuẩn lạc

trong mẻ ủ

Giai đoạn tăng trưởng: nhiệt độ mẻ ủ tăng do nhiệt sinh ra từ những phản ứng

sinh học và đạt đến giới hạn của vi sinh vật ưa ấm (30 - 400

C)

Giai đoạn Thermophilic: nhiệt độ tăng lên đến mức cao nhất, thích hợp cho sự

hoạt động của các vi sinh vật ưa nhiệt Giai đoạn này thuận lợi nhất cho việc cố định chất thải và vô hiệu hóa các vi sinh vật gây bệnh

Giai đoạn thuần thục hay còn gọi là giai đoạn khoáng hóa: nhiệt độ giảm dần

xuống cân bằng với nhiệt độ môi trường Quá trình lên men thứ cấp diễn ra biến các chất thải thành mùn hữu cơ, đồng thời quá trình nitrat hóa cũng diễn ra biến NH4 thành NO3nhờ tác động của vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter Quá trình này diễn ra chậm do

đó cần có một thời gian đủ dài để đạt được sản phẩm có chất lượng cao

- Các điều kiện môi trường cần thiết cho quá trình ủ phân hoai