Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi ở huyện yên phong, tỉnh bắc ninh

LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh”, tôi đã nhận được sự giúp

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGÔ THỊ THÚY MAI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG VIỆC SỬ DỤNG

CÔNG TRÌNH KHÍ SINH HỌC CỦA CÁC HỘ CHĂN NUÔI

Ở HUYỆN YÊN PHONG, TỈNH BẮC NINH

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận văn này là trung thực

và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi và các kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào khác

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm

ơn và tất cả các trích dẫn trong Luận văn này đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 06 tháng 9 năm 2016

Tác giả luận văn

Ngô Thị Thúy Mai

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng công

trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh”, tôi đã

nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo thuộc Khoa Quản trị Kinh doanh - Học viên Nông nghiệp Việt Nam, Ban Lãnh đạo và chuyên gia Cục Chăn nuôi, Viện Chăn nuôi, Huyện ủy - HĐND - UBND huyện Yên Phong, Phòng Nông nghiệp và phát triển nông thôn, Phòng Tài nguyên và môi trường và các đồng nghiệp trong Dự án “Chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam”

Tới nay, Luận văn của tôi đã hoàn thành Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến với Ts Nguyễn Thị Thủy đã dành thời gian, công sức giúp đỡ tôi rất tận tình và chu đáo

về chuyên môn trong quá trình thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Quản trị Kinh doanh, đồng nghiệp và bạn bè đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thiện đề tài

Hà Nội, ngày 06 tháng 9 năm 2016

Tác giả luận văn

Ngô Thị Thúy Mai

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục từ viết tắt vi

Danh mục bảng vii

Danh mục hình viii

Trích yếu luận văn ix

Thesis Abstract xii

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.2.1 Mục tiêu chung 3

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 3

1.3 Câu hỏi nghiên cứu 3

1.4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 3

1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 4

Phần 2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Cơ sở lý luận của công trình khí sinh học 5

2.1.1 Khái niệm về khí sinh học và công trình khí sinh học 5

2.1.2 Phân loại công trình khí sinh học 7

2.1.3 Vai trò của công trình khí sinh học 13

2.1.4 Ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học 17

2.1.5 Các yếu tố quyết định đến việc sử dụng công trình khí sinh học 22

2.2 Cơ sở thực tiễn về sử dụng công trình khí sinh học 23

2.2.1 Công trình khí sinh học trên thế giới và các nước trong khu vực 23

2.2.2 Công trình khí sinh học tại Việt Nam 25

Phần 3 Đặc điểm địa bàn và phương pháp nghiên cứu 28

3.1 Đặc điểm địa bàn nghiên cứu 28

3.1.1 Đặc điểm tự nhiên 28

3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội của huyện 32

3.1.3 Kết quả hoạt động sản xuất của huyện 33

3.2 Phương pháp nghiên cứu 35

3.2.1 Lựa chọn địa điểm nghiên cứu 35

3.2.2 Phương pháp thu thập số liệu 36

3.2.3 Phương pháp xử lý số liệu 37

3.2.4 Phương pháp phân tích số liệu 38

3.2.5 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia 38

3.2.6 Phương pháp đánh giá có sự tham gia của người dân (PRA) 38

3.2.7 Hệ thống chỉ tiêu nghiên cứu 39

3.2.8 Khung nghiên cứu 40

Phần 4 Kết quả nghiên cứu 41

4.1 Khái quát tình hình phát triển ngành chăn nuôi tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 41

4.1.1 Tình hình chung về sản xuất chăn nuôi 41

4.1.2 Tình hình chăn nuôi của các nhóm hộ điều tra 42

4.2 Phân tích ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 44

4.2.1 Tình hình sử dụng công trình khí sinh học ở các hộ điều tra 44

4.2.2 Ảnh hưởng về kinh tế 45

4.2.3 Ảnh hưởng về xã hội 50

4.2.4 Ảnh hưởng về môi trường 53

4.3 Phân tích các yếu tố quyết định đến sử dụng công trình khí sinh học 57

4.3.1 Nguyên nhân xây dựng công trình khí sinh học 57

4.3.2 Điều kiện tự nhiên 59

4.3.3.Điều kiện vốn 61

4.3.4 Quy mô chăn nuôi 62

4.3.5 Yếu tố kỹ thuật 64

4.3.6 Chính sách hỗ trợ 65

4.4 Định hướng và giải pháp tăng cường sử dụng công trình khí sinh học ở các hộ chăn nuôi trên địa bàn huyện Yên Phong 66

4.4.1 Một số căn cứ để đưa ra định hướng và giải pháp 66

4.4.2 Một số định hướng phát triển công trình khí sinh học 67

4.4.3 Một số giải pháp tăng cường sử dụng công trình khí sinh học 68

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 71

5.1 Kết luận 71

5.2 Kiến nghị 74

5.2.1 Đối với Nhà nước 74

5.2.2 Đối với chính quyền cấp huyện, xã 74

5.2.3 Đối với người chăn nuôi 75

Tài liệu tham khảo 76

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần khí sinh học (%) 5

Bảng 4.1 Diện tích các loại đất qua các năm 30

Bảng 4.2 Sự biến động dân số qua các năm 32

Bảng 4.3 Biến động kết quả sản xuất kinh doanh qua các năm 34

Bảng 4.1 Tình hình phát triển chăn nuôi trên địa bàn huyện 41

Bảng 4.2 Quy mô chăn nuôi của các nhóm hộ điều tra 44

Bảng 4.3 Tình hình sử dụng các công trình khí sinh học 45

Bảng 4.4 Tiết kiệm nhiên liệu từ việc sử dụng công trình khí sinh học 46

Bảng 4.5 Chi phí nhiên liệu trước và sau khi có công trình khí sinh học 47

Bảng 4.6 Số tiền tiết kiệm trung bình hàng năm từ nhiên liệu 48

Bảng 4.7 Thay đổi trong tiêu thụ phân bón hóa học 49

Bảng 4.8 Thời gian tiết kiệm được của các hoạt động khác nhau 52

Bảng 4.9 Ảnh hưởng của công trình KSH đến sức khỏe của con người và vật nuôi 52

Bảng 4.10 Ảnh hưởng của công trình KSH đến các loại bệnh 53

Bảng 4.11 Ảnh hưởng của việc sử dụng công trình KSH tới chăn nuôi và cách thức quản lý phân chuồng 53

Bảng 4.12 Ảnh hưởng của công trình KSH đến vệ sinh môi trường của hộ gia đình và chuồng nuôi 54

Bảng 4.13 Trở ngại dẫn đến không xây dựng công trình khí sinh học 59

Bảng 4.14 Sở hữu đất đai của các hộ khảo sát 60

Bảng 4.15 Lượng chất thải hàng ngày của vật nuôi 63

Bảng 4.16 Tình hình chăn nuôi tại các hộ điều tra 64

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Cấu tạo của thiết bị KT1 (trái) và KT2 (phải) 10

Hình 2.2 Cấu tạo của kiểu VACVINA 11

Hình 4.1 Bản đồ huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 28

Hình 4.2 Nguồn thu nhập chính của các hộ điều tra 43

Hình 4.3 Đèn sưởi khí sinh học dùng để úm lợn con 48

Hình 4.4 Tỷ lệ % các hộ tiết kiệm thời gian trong các hoạt động khác nhau 51

Hình 4.5 Công trình khí sinh học ở bên ngoài chuồng trại 51

Hình 4.6 Hộ dân đang sử dụng bếp khí sinh học để đun nấu 55

Hình 4.7 Lý do xây dựng công trình KSH của các hộ có công trình KSH 57

Hình 4.8 Lý do xây dựng công trình KSH của các hộ chưa sử dụng KSH 58

Hình 4.9 Cơ cấu chi phí xây dựng công trình KSH 62

Hình 4.10 Sự hiểu biết và mức độ ưa chuộng đối với các loại công trình KSH 65

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Ngô Thị Thúy Mai

Tên Luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học của

các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Những năm qua, ở Việt Nam chăn nuôi phát triển khá mạnh cả về số lượng lẫn quy mô Nhưng việc chăn nuôi thiếu quy hoạch, đặc biệt ở các vùng dân cư đông đúc đã gây ra sự ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng Trước thực trạng chăn nuôi nhỏ lẻ vẫn tiếp tục tồn tại trong nhiều năm tới, việc áp dụng các giải pháp để xử lý chất thải chăn nuôi trong đó có giải pháp về công nghệ khí sinh học (KSH) là hết sức cần thiết

Huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh là khu vực chăn nuôi lợn trọng điểm của tỉnh với số lượng đàn lợn ngày càng lớn kéo theo lượng chất thải chăn nuôi càng tăng đã trở thành điểm nóng về ô nhiễm môi trường Một trong những giải pháp hữu hiệu được huyện Yên Phong thực hiện là xây dựng công trình KSH quy mô hộ gia đình Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi công trình KSH của các hộ dân vẫn còn những hạn chế do nhiều khác nhau nguyên nhân như: thiếu vốn, thiếu thông tin, thiếu chính sách đã làm giảm hiệu quả việc sử dụng công trình KSH đa lợi ích này Xuất phát từ những lý luận

và thực tiễn trên, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh“

Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu chung: Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng công trình KSH của các hộ

chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh, từ đó nhằm đề xuất giải pháp phát huy các ảnh hưởng tích cực và giảm các ảnh hưởng tiêu cực việc sử dụng công trình KSH của các hộ chăn nuôi ở địa bàn huyện

Mục tiêu cụ thể: i) Hệ thống hoá cơ sở lý luận về ảnh hưởng của công trình

KSH; ii) Phân tích thực trạng ảnh hưởng việc sử dụng công trình KSH của các hộ chăn nuôi ở huyện; và iii) Đề xuất giải pháp phát huy các ảnh hưởng tích cực và giảm các ảnh hưởng tiêu cực việc sử dụng công trình KSH của hộ chăn nuôi

Phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Công trình KSH quy mô hộ gia đình; Hộ chăn nuôi lợn

trên địa bàn huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh; Hộ chăn nuôi lợn sử dụng và hộ chưa sử dụng công trình KSH

Nội dung nghiên cứu: Tình hình chăn nuôi và sử dụng công trình KSH của các

hộ trên địa bàn; Các ảnh hưởng về kinh tế, xã hội và môi trường mà việc sử dụng công trình KSH của các hộ chăn nuôi mang lại; và Các yếu tố quyết định đến việc sử dụng công trình KSH của các hộ chăn nuôi

Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 8/2015 đến tháng 6/2016; thu thập các số liệu

thứ cấp trong 3 năm từ năm 2013-2015; số liệu điều tra sơ cấp trong năm 2015 và đầu năm 2016

Địa điểm và phương pháp nghiên cứu: Các hộ điều tra được chọn mẫu ngẫu

nhiên 35 hộ có công trình KSH và 35 hộ chưa có công trình KSH lựa chọn từ 6/14 thị trấn, xã trong địa bàn huyện Thu thập số liệu sử dụng phương pháp thu thập số liệu thứ cấp, sơ cấp và điều tra hộ gia đình Phân tích số liệu sử dụng phương pháp thống kê mô

tả và so sánh

Kết quả chính và kết luận

Ứng dụng công nghệ KSH là một nhu cầu tất yếu của các hộ chăn nuôi tại tỉnh Bắc Ninh nói chung và huyện Yên Phong nói riêng khi nó gắn với các điều kiện phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường, đồng thời giải phóng sức lao động cho phụ

nữ và trẻ em gái ở khu vực nông thôn Ảnh hưởng của việc sử dụng công trình khí sinh học tại các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong là rất rõ nét ở các mặt kinh tế, xã hội và môi trường:

Ảnh hưởng về kinh tế: Công trình KSH cung cấp năng lượng sạch, rẻ tiền cho

các hoạt động đun nấu và thắp sáng tại các hộ gia đình Có công trình KSH đã giúp cho các hộ tiết kiệm được chi phí năng lượng là 3 triệu đồng/năm/hộ Việc sử dụng phụ phẩm KSH trong trồng trọt đã làm giảm chi phí mua phân hóa học tại các hộ vào khoảng 14%, tiết kiệm được 1,1 triệu đồng/năm

Ảnh hưởng về xã hội: Sử dụng KSH trong đun nấu rất thuận tiện và sạch sẽ đã

góp phần giải phóng phụ nữ và trẻ em gái khỏi gánh nặng vất vả của công việc nội trợ

và kiếm nhiên liệu đã tiết kiệm 1,39 giờ/ngày của họ để học tập, nghỉ ngơi, tham gia vào các hoạt động xã hội Ảnh hưởng về sức khỏe của phụ nữ và trẻ em cũng tốt lên ghi nhận ở mức tưng ứng là 23% và 14% Khi đầu tư xây dựng công trình KSH, các hộ chăn nuôi thường kết hợp nâng cấp chuồng trại, nhà vệ sinh gia đình, khu vực đun nấu

do vậy cũng giúp cho cuộc sống của hộ gia đình tiện nghi hơn và thuận tiện như cuộc sống của người dân thành thị

Ảnh hưởng về môi trường: Việc xây dựng công trình KSH mang lại tác động

tích cực cho hộ về vệ sinh môi trường chăn nuôi Có đến 97% phản hồi cho biết có sự cải thiện về mức độ sạch của khuôn viên toàn gia đình và 100% phản hồi cải thiện về mức độ sạch của chuồng trại Phản hồi về giảm mùi hôi thối từ chuồng nuôi, bụi, bồ

hóng và khói tại khu vực đun nấu lần lượt là 97%, 94%, 97% và 100% Công trình KSH

đã góp phần rất lớn vào việc bảo vệ môi trường nông thôn, giữ cho môi trường nông thôn xanh, sạch và đẹp hơn

Tuy vậy, việc mở rộng sử dụng công trình KHS trên địa bàn huyện Yên Phong vẫn còn những khó nhất định, cụ thể như:

Về đất đai để xây dựng công trình khí sinh học: Hầu hết các hộ chăn nuôi đều

xây dựng công trình ngay trong khuôn viên gia đình, cá biệt có những hộ dân xây dưới nền chuồng vật nuôi, diện tích xây dựng còn nhỏ đã là một rào cản lớn và vì vậy không tránh khỏi được hiện tượng ô nhiễm

Về nguồn vốn: Đa phần là từ nguồn vốn tự có của người dân, nguồn vốn hỗ trợ

còn nhỏ (chiếm dưới 10% tổng giá trị xây dựng) Ngoài ra các thủ tục hỗ trợ còn mất nhiều thời gian nên có những hộ dân còn rụt rè khi ra quyết định đầu tư xây dựng công trình Việc hỗ trợ 5.000.000 đồng/công trình/hộ mới được đưa vào thực hiện nên vẫn chưa được phổ biến rộng rãi về quy trình nhận hỗ trợ

Về ứng dụng khoa học công nghệ: Mặc dù nhận thức của người dân về công

nghệ KSH đã được nâng lên thông qua các buổi tuyên truyền, tập huấn nhưng họ vẫn còn gặp phải những khó khăn trong khâu vận hành, bảo dưỡng nhất là trong những trường hợp xử lý hỏng hóc nhỏ Việc ứng dụng sử dụng phụ phẩm KSH trong trồng trọt

và nuôi trồng thủy sản còn nhỏ lẻ chưa được phổ biến rộng rãi, trong khi có tiềm năng lớn để áp dụng

Từ những lý do trên đã phần nào dẫn đến tâm lý e ngại, khó khăn khi ra quyết định đầu tư xây dựng công trình KSH Vì vậy, để việc ứng dụng công nghệ KSH trên địa bàn huyện Yên Phong được hiệu quả và bền vững hơn cần có sự phối hợp chặt chẽ của Nhà nước, nhà nông và nhà khoa học Các giải pháp cụ thể về nguồn vốn, kỹ thuật và truyền thông được đưa ra để áp dụng đối với người chăn nuôi và chính quyền địa phương

as lack of capital, lack of technical information, lack of support policy has reduced the effectiveness of the use of this multiple benefits biogas technology Stemming from the above theoretical and practical, I carried out this thesis to research the effect the use

of biogas plants at raising animal households in Yen Phong district, Bac Ninh province, from which to propose solutions to promote the positive effects and reduce the negative effects of use of biogas plants at households in the district This study aimed at investigating the effects of using biogas technology on raising animal households in Yen Phong district A face-to-face direct interview method was applied to a sample 35 households of using biogas technology and 35 households of non using biogas technology We found the results as follows:

Economic effect: Biogas plant provides clean and inexpensive energy for

cooking and lighting at households Having biogas plants helped households to save energy costs is 3 million/year/household The use of bio-slurry in cultivation has reduced the cost of buying chemical fertilizer at about 14% per household, saving 1.1 million/year

Social effect: Using biogas for cooking is very convenient and clean has

contributed emancipation of women and girls from the burden of strenuous housework and saving fuel for 1.39 hours/day to study, rest and participating in social activities Impact on health of women and children is also good at respectively 23% and 14% When the building biogas plants, farmers often combine upgrade housing, family toilet, kitchen therefore also makes their life more comfortable and convenience as the lives

of the urban population

Environmental effect: The biogas plants bring positive impact for protection of

livestock sanitation As many 97% of respondents indicated that there is an

improvement in the cleanliness of the whole family site and 100% feedback about improving the cleanliness of the cages Feedback on reducing the stench from the pigsty, dust, soot and smoke in the cooking area respectively 97%, 94%, 97% and 100% Biogas plants have contributed greatly to the protection of the rural environment, keep the rural environment greener, cleaner and more beautiful

From the above reasons have partly led to psychological fears, difficulties in investment to decision on the construction of biogas plants So, in order to apply biogas technology in Yen Phong district more efficient and sustainable, it is a need for closer coordination of the State, farmers and scientists The specific measures of capital, technology and communications are in place to apply for farmers and local authorities

Based on those findings, we attempt to provide implications to households, local goverment to reduce the negative effects of use of biogas plants at households in the district

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Việt Nam là một nước nông nghiệp với khoảng 70% dân số sống ở vùng nông thôn, sản xuất nông nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta Những năm qua, chăn nuôi phát triển khá mạnh cả về số lượng lẫn quy

mô Việc chăn nuôi thiếu quy hoạch, đặc biệt ở các vùng dân cư đông đúc đã gây

ra sự ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng Các chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm nguồn nước mặt, không khí, và đất, ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của con người Theo tính toán của các chuyên gia trong nước thì hàng năm tổng đàn gia súc, gia cầm Việt Nam sẽ thải vào môi trường khoảng 80 triệu tấn chất

thải rắn (Vũ Thị Khánh Vân, 2010) Ngoài các chất thải sinh hoạt của con người,

chất thải rắn và chất thải lỏng từ các trại chăn nuôi ở các hộ gia đình, các trang trại đã gây ô nhiễm môi trường sống tại rất nhiều vùng nông thôn, bởi vì phần lớn các chất thải xả trực tiếp ra cống thoát nước hoặc thải thẳng vào các ao hồ sông suối trong khu vực Không những vậy nhiều hộ chăn nuôi còn cho nguồn nước thải chăn nuôi chảy tràn ra khu vực quanh chuồng trại, cho thấm tự nhiên xuống lòng đất gây ra ô nhiễm nặng bầu không khí và đất

Trước thực trạng chăn nuôi nhỏ lẻ vẫn tiếp tục tồn tại trong nhiều năm tới, việc áp dụng các giải pháp để xử lý chất thải chăn nuôi trong đó có giải pháp về công nghệ khí sinh học (KSH) là hết sức cần thiết Thực tế triển khai các chương trình, dự án khí sinh học đã chứng minh rằng, KSH là một công nghệ hợp lý cho giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi ở nước ta hiện nay Nhiều lợi ích do KSH mang lại cho người dân đã được thể hiện trong các báo cáo điều tra như: cung cấp năng lượng có giá trị cao là KSH sử dụng trong đun nấu thay thế than, dầu và các chất đốt sinh khối truyền thống khác; phụ phẩm KSH đã qua xử lý có hàm lượng dinh dưỡng cao, hạn chế lây lan dịch bệnh, góp phần cải tạo đất; đặc biệt

là tác dụng giảm ô nhiễm môi trường, giảm phát thải khí nhà kính

Có thể nói lợi ích của công trình KSH đối với các hộ chăn nuôi là ngăn ngừa và giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi, góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính; tạo ra nguồn năng lượng sạch và rẻ tiền cho họ để góp phần giảm thiểu tình trạng chặt phá rừng để làm chất đốt và giảm thiểu sử dụng nhiên liệu hoá thạch; cung cấp phụ phẩm KSH cho trồng trọt chăn nuôi, tạo

ra thực phẩm sạch; từ đó cũng góp phần cải thiện sinh kế và chất lượng sống của các hộ chăn nuôi Việt Nam Tại tỉnh Bắc Ninh, công nghệ KSH được triển khai

và phát triển nhanh từ năm 1997, đến nay, toàn tỉnh xây dựng được gần 22.000 công trình KSH các loại, trong đó gần 8.500 công trình kiểu KT1 và KT2 được xây dựng theo các chương trình, dự án KSH, góp phần quan trọng cải thiện môi trường, sức khỏe con người, thúc đẩy chăn ngành chăn nuôi phát triển bền vững Theo thống kê của Sở Nông nghiệp & PTNT tỉnh đến nay, toàn tỉnh có hơn 413

nghìn con gia súc và 4,1 triệu con gia cầm (Báo cáo Sở Nông nghiệp và PTNT

tỉnh, 2014) Tuy nhiên, do chủ yếu là chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán trong khu dân cư

nên dịch, bệnh vẫn thường xuyên xảy ra, môi trường chăn nuôi bị ô nhiễm ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả chăn nuôi của tỉnh Huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh là khu vực chăn nuôi lợn trọng điểm của tỉnh, số lượng đàn lợn ngày càng lớn kéo theo lượng chất thải như phân, nước tiểu, chất độn chuồng, thức ăn thừa, xác vật nuôi chết… càng tăng đã trở thành điểm nóng về ô nhiễm môi trường do chất thải không được xử lý hoặc chỉ xử lý sơ bộ rồi thải ra môi trường đã gây tác động xấu đến nguồn nước, đất, không khí và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ người chăn nuôi lợn nói riêng và các hộ dân cư xung quanh nói chung Chính vì vậy, trong những năm gần đây huyện Yên Phong đã đặc biệt chú ý đến công tác bảo vệ môi trường, xử lý chất thải chăn nuôi, để vừa đảm bảo phát triển đàn gia súc gia cầm khỏe mạnh, không bệnh tật vừa tạo môi trường sống trong lành tại vùng nông thôn Một trong những giải pháp hữu hiệu được huyện Yên Phong thực hiện là xây dựng công trình khí sinh học quy mô hộ gia đình Và kết quả đây là huyện có số lượng công trình khí sinh học lớn của tỉnh Bắc Ninh Đến cuối năm 2014, toàn huyện đã có khoảng 1.317 công trình KSH kiểu KT1 và KT2 đã được xây dựng và đang hoạt động hiệu quả

Việc người chăn nuôi huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh đã và đang ứng dụng công nghệ KSH vào trong thực tế sản xuất và được coi là biện pháp hữu hiệu giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường chăn nuôi, mang lại nguồn năng lượng sạch trong đun nấu và thắp sáng, sử dụng phân bón hữu cơ từ phụ phẩm KSH Tuy nhiên, việc sử dụng rộng rãi công trình khí sinh học của các hộ dân vẫn còn những hạn chế do nhiều nguyên nhân như: người chăn nuôi thiếu thông tin, hiểu biết về công nghệ khí sinh học, về các chương trình hỗ trợ của Nhà nước, khó khăn trong việc tiếp cận nguồn vốn để đầu tư xây dựng công trình

Có những trường hợp đầu tư xây dựng, nhưng do thiếu hiểu biết về kỹ thuật dẫn

tới sau một thời gian sử dụng, công trình không hoạt động hiệu quả hay không đủ nguyên liệu nạp đầu vào đã làm giảm hiệu quả việc sử dụng công trình khí sinh học đa lợi ích này Xuất phát từ những lý luận và thực tiễn trên, tôi tiến hành thực

hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học của

các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh“

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu chung

Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh, từ đó nhằm đề xuất giải pháp phát huy các ảnh hưởng tích cực và giảm các ảnh hưởng tiêu cực việc sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

- Hệ thống hoá cơ sở lý luận về ảnh hưởng của công trình khí sinh học;

- Phân tích thực trạng ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh;

- Đề xuất giải pháp phát huy các ảnh hưởng tích cực và giảm các ảnh hưởng tiêu cực việc sử dụng công trình khí sinh học của hộ chăn nuôi

1.3 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU

- Các ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh như thế nào?

- Các yếu tố quyết định đến việc sử dụng công trình khí sinh học của các

hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh?

- Các giải pháp phát huy các ảnh hưởng tích cực và giảm các ảnh hưởng tiêu cực việc sử dụng công trình khí sinh học của hộ chăn nuôi?

- Các giải pháp nhằm tăng cường ứng dụng công nghệ khí sinh học của các hộ chăn nuôi trên địa bàn trong thời gian tới?

1.4 ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu

+ Công trình khí sinh học quy mô hộ gia đình

+ Hộ chăn nuôi lợn trên địa bàn huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh

+ Hộ chăn nuôi lợn sử dụng và hộ chưa sử dụng công trình khí sinh học

1.4.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nội dung nghiên cứu:

Đề tài nghiên cứu các vấn đề lý luận và thực tiễn về thực trạng sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi, nghiên cứu các ảnh hưởng của công trình khí sinh học khi hộ chăn nuôi sử dụng công nghệ này và đề xuất các giải pháp nhằm tăng cường ứng dụng công nghệ khí sinh học của các hộ chăn nuôi trên địa bàn huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh Do vậy, trong nghiên cứu này tôi tập trung nghiên cứu những nội dung chính sau:

- Tình hình chăn nuôi và sử dụng công trình khí sinh học của các hộ trên địa bàn;

- Các ảnh hưởng về kinh tế, xã hội và môi trường mà việc sử dụng công trình khí sinh học của các hộ chăn nuôi mang lại;

- Các yếu tố quyết định đến việc sử dụng công trình khí sinh học của các

hộ chăn nuôi

Phạm vi thời gian:

- Thời gian làm luận văn: từ tháng 8/2015 đến tháng 6/2016

- Đề tài thu thập các số liệu thứ cấp trong 3 năm từ năm 2013-2015; số liệu điều tra sơ cấp trong năm 2015 và đầu năm 2016

Phạm vi không gian:

- Hộ chăn nuôi lợn sử dụng công trình khí sinh học (trước khi sử dụng và sau khi sử dụng) và hộ chăn nuôi chưa có công trình khí sinh học tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÔNG TRÌNH KHÍ SINH HỌC

2.1.1 Khái niệm về khí sinh học và công trình khí sinh học

Cơ thể sinh vật (động vật, thực vật ) được cấu tạo chủ yếu từ các chất hữu cơ Các chất này thường bị thối rữa do tác động của các các vi sinh vật mà chủ yếu là vi khuẩn Quá trình này được gọi là quá trình phân giải hay phân hủy Quá trình phân giải xảy ra trong môi trường có oxy được gọi là phân giải hiếu khí (hay hảo khí) và sinh ra khí các-bon-níc (CO2) Quá trình phân giải xảy ra trong môi trường không có oxy được gọi là phân giải kỵ khí (hay yếm khí), quá trình phân giải kỵ khí sinh ra một hỗn hợp khí gọi là khí sinh học (KSH) với 2 thành phần chủ yếu là khí các-bon-níc (CO2) và khí mê-tan (CH4), khí mêtan là

khí cháy được nên KSH cháy được (Nguyễn Quang Khải, 2010) Như vậy, KSH

là sản phẩm khí của quá trình lên men kỵ khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất vô cơ đơn giản, trong đó có sản phẩm chính mà chúng ta cần

là khí mê-tan Tùy thuộc vào nguyên liệu, thời gian phân hủy và nhiệt độ môi trường bao quanh, hàm lượng khí mê-tan trong hỗn hợp khí dao động từ 60-70% Trong điều kiện vi sinh vật hoạt động kém, lượng khí mê-tan có thể giảm còn 40-50% Phần còn lại chủ yếu là CO2, thường dao động từ 35-40% Theo nghiên cứu của tác giả Ngô Kế Sương, 1981 về sản xuất và sử dụng khí sinh học thể hiện ở bảng dưới đây:

Trong thiên nhiên, KSH được sinh ra ở những nơi nước sâu, tù đọng thiếu oxy như các đầm lầy (khí đầm lầy), dưới đáy ao, hồ, giếng sâu, ruộng lúa ngập nước, bãi rác (khí bãi rác) hoặc trong bộ máy tiêu hoá của động vật (khí ruột) Một trong những người đầu tiên nhắc đến KSH là Van Helmont vào năm 1630 khi ông nói về một loại khí cháy được khi sinh ra từ sự phân hủy của hợp chất hữu cơ KSH còn được sinh ra ở các mỏ than đá (khí mỏ), dầu mỏ (khí đồng hành) và khí thiên nhiên do các quá trình biến đổi địa hoá xảy ra hàng triệu năm Trong điều kiện nhân tạo, KSH được sinh ra trong các thiết bị KSH nhờ công nghệ lên men yếm khí và người ta gọi đó là công nghệ khí sinh Công nghệ này mang lại rất nhiều lợi ích, góp phần rất lớn trong việc phát triển đất nước và đặc biệt là những nước đang phát triển như Việt Nam chúng ta hiện nay

Nói chung các chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học đều có thể làm nguyên liệu nạp cho các thiết bị KSH Các nguyên liệu này được chia thành hai loại: Nguyên liệu có nguồn gốc động vật và nguyên liệu có nguồn gốc thực vật Nguyên liệu có nguồn gốc động vật bao gồm chất thải (phân và nước tiểu) của gia súc, gia cầm và chất thải của người Các loại chất thải này đã được xử lý trong bộ máy tiêu hoá của động vật nên dễ phân giải và nhanh chóng tạo KSH Các nguyên liệu thực vật gồm lá cây và cây thân thảo như phụ phẩm cây trồng (rơm, rạ, thân lá ngô, khoai, đậu ), rác sinh hoạt hữu cơ (rau, quả, lương thực bỏ đi ) và các loại cây xanh hoang dại (rong, bèo, các cây phân xanh ) Gỗ và thân cây già rất khó phân giải nên không dùng làm nguyên liệu được Nguyên liệu thực vật thường có lớp vỏ cứng rất khó bị phân giải Để quá trình phân giải kỵ khí diễn ra được thuận lợi, người ta thường phải xử lý sơ bộ (cắt nhỏ, đập dập, ủ hiếu khí) trước khi nạp chúng vào thiết bị KSH để phá vỡ lớp vỏ cứng và tăng diện tích tiếp xúc cho vi khuẩn tấn công

Theo tiêu chuẩn ngành số 10TCN 97 - 2006 được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn áp dụng từ năm 2006, các thuật ngữ sau được áp dụng trong công nghệ khí sinh học quy mô hộ gia đình:

1 Thiết bị KSH: là thiết bị dùng để xử lý kỵ khí các chất hữu cơ, sản xuất KSH và phụ phẩm KSH

2 Công trình KSH: là hệ thống bao gồm thiết bị KSH, đường ống và dụng

cụ sử dụng khí, bộ phận tích giữa và xử lý phụ phẩm khí sinh học

3 Phụ phẩm KSH (gọi tắt là phụ phẩm): là sản phẩm dạng lỏng và đặc của quá trình phân giải cơ chất Phụ phẩm gồm 3 phần là nước xả, bã cặn và váng

Theo tác giả Martin và cộng sự cho rằng công trình KSH là công trình bao gồm toàn bộ hệ thống thiết bị KSH, như bể phân giải, bể điều áp, bể chế biến phân hữu cơ, và đường ống dẫn khí, bếp đun và các phụ kiện

Ngoài lợi ích xử lý môi trường chăn nuôi, công trình khí sinh học còn góp phần cải thiện môi trường nông thôn, hiện đại hóa nông thôn, giải phóng sức lao động phụ nữ và trẻ em vùng nông thôn, tạo công ăn việc làm mới

2.1.2 Phân loại công trình khí sinh học

Hiện nay ở Việt Nam đã có rất nhiều loại thiết bị KSH (bộ phận dùng để

xử lý kỵ khí các chất hữu cơ) với các kích cỡ khác nhau được áp dụng để xử lý chất thải ở các quy mô khác nhau, từ quy mô hộ gia đình đến quy mô nông nghiệp, trang trại chăn nuôi lớn Thiết bị KSH quy mô hộ gia đình là loại thiết bị đơn giản được phân thành 3 loại theo vị trí của bộ phận tích khí như sau: 1) Nắp chứa khí nổi; 2) Bộ phận tích khí kết hợp với bể phân giải; và 3) Bộ phận tích khí tách riêng Các thiết bị KSH thông thường hoạt động theo phương thức nạp nguyên liệu liên tục hàng ngày được phân loại căn cứ theo cách thu khí Về phân loại công trình KSH, người ta thường chia ra thành 3 loại chính sau: 1) Công trình nắp cố định; 2) Công trình làm bằng túi ni-lông; và 3) Công trình phủ bạt

sử dụng thì dịch phân hủy từ bể điều áp lại chảy vào bể phân giải và đẩy khí lên,

áp suất khí khi đó sẽ giảm dần tới không Dựa vào dạng hình học của bể phân hủy có thể chia thiết bị nắp cố định thành 3 loại khác nhau như sau: loại hình hộp; loại hình trụ và loại hình cầu

Công trình KSH nắp cố định được xây dựng từ gạch, xi-măng là các vật liệu thông thường sẵn có ở địa phương nên mức độ sẵn có của vật liệu cao và kích thích sản xuất, sử dụng nguồn nhân lực tại địa phương Kiểu công trình này

có bể điều áp để điều hòa áp suất khí trong bể phân giải nên áp suất khí cao và ổn định; hơn nữa thời gian lưu đủ đảm bảo cho chất thải phân giải được gần hết

trong bể phân giải nên các chỉ số về môi trường cao hơn các loại khác như các chỉ số về mùi, COD, BOD5, coliform Mặc dù chi phí đầu tư xây dựng ban đầu cao hơn so với các loại khác nhưng tuổi thọ và thời gian thu hồi vốn cao nên lợi ích kinh tế từ kiểu công trình này đem lại ưu việt hơn các kiểu khác

Công trình KSH làm bằng túi nilông:

Loại thiết bị bằng túi chất dẻo đầu tiên được phát triển ở Đài loan và chế tạo bằng chất dẻo bùn đỏ (Red Mud Plastic - RMP) năm 1974 Có thể coi đây là biến thể của loại nắp cố định Bể phân giải là một túi bằng chất dẻo hoặc cao su Phần dưới là bể phân giải, còn phần trên là nơi chứa khí Loại này đã phát triển mạnh ở Việt Nam nhất là tại các tỉnh phía Nam

+ Ưu điểm:

- Có thể sản xuất hàng loạt nên dễ tiêu chuẩn hóa

- Giá thành hạ nên đầu tư ban đầu thấp

- Kỹ thuật nắp đặt đơn giản nhanh chóng

- Dễ dàng nắp đặt trong các điều kiện địa hình khác nhau

+ Nhược điểm:

- Tốn diện tích mặt bằng

- Thời gian sử dụng ngắn, dễ hư hỏng (thủng do chuột, dế cắn…)

- Độ an toàn thấp dẫn đến nguy cơ hỏa hoạn hoặc ngạt khí gas

- Nếu xây kè thành hố và đổ tấm đan đậy thì giá thành không thấp hơn với thiết bị nắp cố định

- Khó lấy bỏ váng và lắng cặn sau khoảng 3 năm (tùy công suất sử dụng)

bể sẽ đầy và phải thay túi

- Bảo ôn kém, đặc biệt với mùa đông công trình hoạt động kém hiệu quả

- Áp suất thấp nên sử dụng khí hiệu suất thấp, không dẫn được khí đi xa

Công trình KSH phủ bạt:

Đây là công nghệ mới được đưa vào Việt Nam trong vài năm vừa qua Loại bạt sử dụng trong xây dựng loại hầm này là HDPE (High Density Polyethinel)

Ưu điểm của loại hầm này:

- Có dung tích lớn tùy ý, có thể lên tới hàng nghìn m3 Chính vì vậy có thể

áp dụng được cho các trang trại chăn nuôi lớn

- Giá thành rẻ tính cho một đơn vị dung tích

Nhược điểm:

- Kém bền hơn so với loại hầm xây bằng gạch

- Dễ chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngoài

- Dễ bị hỏng (thủng) nếu có các yếu tố tác động

Hiện nay loại hầm này phát triển ở cả các miền ở Việt Nam đặc biệt là tại những vùng có chăn nuôi quy mô lớn Có những hầm biogas loại này có thể tích lên đến 36.000 m3 Thời gian sử dụng loại hầm này có thể tới trên 15 năm

Ở Việt Nam hiện nay, các hộ chăn nuôi với quy mô nông hộ đa phần sử dụng kiểu công trình khí sinh học nắp cố định Chỉ còn rất ít hộ chăn nuôi vùng Tây Nam Bộ là còn sử dụng công trình KSH làm bằng túi ni-lông; còn đối với công trình KSH phủ bạt chỉ phù hợp với những trang trại lớn, quy mô chăn nuôi nhiều và có mặt bằng để xây dựng Sau đây là ba loại công trình KSH nắp cố định chính đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam Việc lựa chọn loại công trình căn cứ vào ưu, nhược điểm, phạm vi áp dụng và điều kiện của người ứng dụng (địa điểm xây dựng, vật liệu, thợ xây)

- Kiểu công trình KSH nắp cố định vòm cầu KT1 và KT2

KT1 và KT2 là hai kiểu công trình KSH vòm cầu nắp cố định được lựa chọn đưa vào các thiết kế mẫu của Tiêu chuẩn ngành về công trình KSH quy mô

hộ gia đình được Bộ NN&PTNT ban hành năm 2006 KT1 được áp dụng cho vùng đất tốt, mực nước ngầm thấp, diện tích mặt bằng để xây dựng công trình tương đối hẹp KT2 được áp dụng cho vùng đất yếu, mực nước ngầm cao và diện tích mặt bằng để xây dựng công trình tương đối rộng Cho đến nay, KT1 và KT2 vẫn là hai kiểu thiết kế được Dự án “Chương trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam” áp dụng cho 58 tỉnh, thành phố trên cả nước Ngoài ra các dự án khí sinh học trực thuộc Bộ NN&PTNT khác như dự án “Nâng cao chất lượng, an toàn sản phẩm nông nghiệp và phát triển chương trình khí sinh học” (QSEAP);

dự án “Nâng cao năng lực cạnh tranh và an toàn thực phẩm” (LIFSAP) và dự án

“Hỗ trợ nông nghiệp các-bon thấp” (LCASP) đều đang áp dụng hai kiểu thiết kế này Trên thực tế, ngoài các dự án khí sinh học trên, nhiều hộ chăn nuôi cũng đã lựa chọn xây theo kiểu KT1 và KT2 mà không có sự giúp đỡ của dự án

Kiểu KT1 và KT2 có cấu trúc tương tự nhau gồm có 6 bộ phận như trong Hình 1, được xây dựng bằng các vật liệu xây dựng thông thường

Hình 2.1 Cấu tạo của thiết bị KT1 (trái) và KT2 (phải)

Ưu điểm của hai kiểu KT1 và KT2 là giá thành hạ do tiết kiệm vật liệu hơn các loại khác vì diện tích bề mặt nhỏ nhất và lực chịu khỏe nhất do gạch được xây nghiêng Do bề mặt phần giữ khí là đới cầu có diện tích nhỏ nhất và không có góc cạnh nên giảm tổn thất khí và tránh được các rạn nứt về sau trong quá trình vận hành và sử dụng Vì thiết bị được xây ngầm dưới đất nên dễ vận hành và ít tốn diện tích mặt bằng Thiết bị cũng hạn chế sự hình thành váng do bề mặt dịch phân giải phía trong luôn lên xuống, diện tích liên tục thu lại và mở rộng ra Ngoài ra, do được thiết kế hợp lý nhờ một chương trình máy tính tối ưu hóa nên đây là thiết kế công trình đã được hội đồng thẩm định cấp nhà nước chấp nhận và được thử nghiệm, chứng minh tính ưu việt qua hơn 15 năm ứng dụng Người chăn nuôi cũng có nhiều cơ hội lựa chọn vì có đến 128 cỡ khác nhau Với các thiết kế cho các kích thước công trình phù hợp với điều kiện khí hậu, số lượng và loại nguyên liệu nạp, nhu cầu sử dụng khí của từng gia đình nên khi đưa vào sử dụng, các kiểu thiết bị KT1 và KT2 đã phát huy tối đa công suất và tác dụng của nó trong việc xử lý chất thải chăn nuôi và nó cũng đang được áp dụng rộng rãi nhất trên cả nước

Tuy nhiên kiểu KT1 và KT2 cũng còn có một số nhược điểm cần được khắc phục và cải tiến như: Người thợ xây dựng theo hai kiểu này phải được đào tạo vì kỹ thuật xây dựng khác lạ; quá trình xây, trát phải hết sức chú ý nếu không

sẽ gây thất thoát khí trong quá trình vận hành và sử dụng công trình

Kiểu VACVINA có cấu trúc đơn giản như các bể tự hoại của nhà vệ sinh

tự hoại quy mô gia đình Do đó kỹ thuật xây dựng đơn giản và rất quen thuộc với

thợ xây dựng Bể gồm 5 bộ phận chính như Hình 2 Các loại vật liệu để xây bể

bao gồm: gạch, xi măng, cát, sắt và một số loại ống Chi phí xây dựng tuỳ thuộc vào kích thước của bể Bể này có tuổi thọ khoảng 15-20 năm

5 Túi chứa khí

Hình 2.2 Cấu tạo của kiểu VACVINA

Tuy nhiên kiểu này có một số nhược điểm sau: Áp suất khí thấp nên sử dụng khí hiệu suất thấp, khó dẫn khí đi xa; tốn nhiều vật liệu hơn các dạng khác

với cùng một thể tích phân giải; các góc cạnh là nơi chịu áp lực lớn nên hay bị nứt; các góc cạnh cũng là vùng tĩnh, ít hoạt động của bể, do vậy thể tích hoạt động thực tế của bể nhỏ hơn tổng thể tích của nó

- Kiểu composite

Công trình KSH composite đã được thiết kế và phát triển ở Trung quốc,

Ấn độ khoảng 30 năm trước đây, đồng thời đã được áp dụng một cách rộng rãi ở các nước lân cận như Băng-la-des, Nê-pan Ở Việt nam, từ năm 2004 đã có một

số công ty nhập khẩu bể composite, từ đó nhiều doanh nghiệp Việt nam đã phát triển sản xuất loại bể này một cách vững chắc dựa trên việc nhập khẩu các bản thiết kế

Có 3 kích cỡ bể KSH composite được sản xuất và lắp đặt ở Việt nam (4,2m3; 6,2m3 và 7,5m3) từ năm 2006, chủ yếu do các công ty composite tư nhân sản xuất Các công ty chính sản xuất bể composite là Công ty TNHH Hưng Việt, Môi Trường Xanh, Quang Huy, Thành Lộc (ở Thái bình), Bảo Chung (ở Hà tĩnh), Cẩm Tuấn Phát (Đồng Nai) Tuy loại hình bể KSH compozit ở Việt nam còn mới mẻ, nhưng đã được thị trường chấp nhận

Bể KSH composite thường được sản xuất thành 4 bộ phận tách rời như Hình 2.3, sau đó vận chuyển đến hộ nông dân và được lắp ráp thành hệ thống hoàn chỉnh

2.1.3 Vai trò của công trình khí sinh học

Giải quyết vấn đề chất đốt và mang lại lợi ích xã hội:

Việc xây dựng công trình khí sinh học là một bước tiến quan trọng để tiến tới giải quyết vấn đề thiếu chất đốt ở khu vực nông thôn, đó là mối quan tâm của cộng đồng dân cư nông thôn Sử dụng khí sinh học làm chất đốt để thay thế cho các nhiên liệu hóa thạch, củi và phụ phẩm nông nghiệp đã mang lại một sự thay đổi cơ bản trong lịch sử chất đốt ở các vùng nông thôn Đó là một sáng tạo kỹ thuật quan trọng không chỉ giải quyết vấn đề năng lượng cho nông thôn và các cư dân nông thôn mà còn tiết kiệm được một khối lượng lớn nhiên liệu cho quốc gia Nó đã đóng vai trò to lớn trong việc kích thích sản xuất công, nông nghiệp

và còn tạo nên một sự hợp tác trong nông thôn

Phát triển công trình khí sinh học còn góp phần giải quyết một số vấn đề nảy sinh khác do thiếu chất đốt Phụ phẩm từ công trình khí sinh học có thể đưa

ra cánh đồng làm phân bón cải thiện đất trồng trọt và cho phép đẩy mạnh thâm canh nông nghiệp Rơm rạ làm chất đốt có thể dùng làm thức ăn khô cho gia súc Một lượng lớn lao động trước đây dùng để kiếm củi và vận chuyển than có thể đưa vào sản xuất nông nghiệp Việc giảm nhu cầu dùng củi trong đun nấu góp phần làm giảm nạn chặt phá rừng và sẽ làm tăng diện tích rừng Tiền để mua than

và nhiên liệu rắn khác có thể tiết kiệm được và giảm gánh nặng tài chính cho người nông dân Số lượng than lớn mà nhà nước cấp cho nông thôn và chi phí khổng lồ cho việc vận chuyển cũng sẽ tiết kiệm được để đưa vào đầu tư xây dựng cho các lĩnh vực khác Sau khi xây dựng công trình khí sinh học, người phụ nữ nông thôn và trẻ em gái cũng được giải phóng khỏi các công việc nội trợ trong gia đình như kiếm củi, nấu ăn, cọ rửa xoong nồi và tham gia vào các hoạt động giải trí, học tập và sản xuất nông nghiệp nhiều hơn vì sử dụng khí sinh học để đun bếp sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian hơn là bằng củi vì nhiệt năng mà khí sinh học sinh ra là cao hơn và xoong nồi cũng sạch sẽ hơn Sử dụng khí sinh học hiệu quả cũng là một cách để tiết kiệm điện năng và tiền bạc vì có thể sử dụng khí sinh học để chạy các loại đèn thắp sáng, sưởi ấm hay chạy các loại máy phát điện sử dụng loại nhiên liệu khí này

Kích thích sản xuất nông nghiệp:

Phát triển công trình khí sinh học là con đường quan trọng để kích thích xản xuất nông nghiệp, công trình khí sinh học làm tăng đáng kể số lượng và chất

lượng phân hữu cơ, phân người và vật nuôi, rơm rạ và chất thải thực vật, các loại

lá cây đều có thể trả thành phân bón sau lên men của quá trình phân hủy kị khí ở trong bể phân giải của công trình khí sinh học Thay vì trước kia sau khi thu hoạch, người nông dân có thể mang rơm về nhà làm chất đốt thì bây giờ họ ủ trực tiếp ngoài đồng làm phân bón hay đem về nhà ủ trong công trình khí sinh học vừa lấy được khí gas sử dụng vừa có phân để bón cho đồng ruộng vì thành phần các chất hữu cơ trong phụ phẩm khí sinh học tăng lên rất nhiều, thành phần ni-tơ chuyển thành a-mô-ni-ắc dễ hấp thụ hơn với cây trồng, như vậy cải thiện được phân bón Theo kết quả nghiên cứu trong nước (Viện Chăn nuôi, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Học viện Nông nghiệp Việt Nam- Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội cũ) và trên thế giới (Trung Quốc, Ấn Độ, Philipines v.v) cho thấy: phụ phẩm khí sinh học chứa nhiều loại chất dinh dưỡng cần thiết cho vật nuôi như các nguyên tố Ca, P, N một số nguyên tố khoáng vi lượng như Cu,

Zn, Mn, Fe nhiều loại protein, acid amin (AA); trong đó có cả 9 AA thiết yếu đối với vật nuôi Phụ phẩm khí sinh học còn chứa nhiều enzim, có tác dụng làm tăng tính thèm ăn, tăng hiệu quả chuyển hoá thức ăn của vật nuôi Ngoài ra, phụ phẩm KSH còn là loại phân hữu cơ có 2 đặc tính quan trọng là giàu dinh dưỡng

và sạch Phân này có tác dụng (1) tăng cường hoạt động của hệ vi sinh vật đất thúc đẩy quá trình phân giải chất hữu cơ, tăng cường và duy trì độ phì nhiêu của đất, (2) cải thiện cấu trúc và tính chất lý học của đất, (3) tăng năng suất cây trồng

và (4) ít gây nên sâu bệnh hại

Người ta cũng đã tổng kết các lợi ích của việc sử dụng nước xả cho cây trồng như sau:

- Cải tạo đất Phụ phẩm KSH đóng vai trò của một hợp chất hữu cơ nên

khi sử dụng lâu dài cho đất sẽ có tác dụng: Cải thiện khả năng canh tác của đất; tăng hoạt động của hệ vi sinh vật đất (nhất là vi sinh vật hảo khí) thúc đẩy quá trình phân giải chất hữu cơ, tăng cường và duy trì độ phì nhiêu của đất; cải thiện cấu trúc và tính chất lý học của đất: cải thiện chế độ không khí trong đất làm đất tơi xốp hơn, giảm độ nén chặt, đất mềm, làm tăng khả năng giữ nước, thấm nước, đất dễ vỡ có lợi cho việc canh tác Làm giảm sự xói mòn do gió và nước

nước xả hòa với nước lã theo tỷ lệ 1/1 (một khối lượng nước xả/một khối lượng nước lã) để bón bổ sung cho 1 ha bắp cải (thí nghiệm) Kết quả cho thấy, năng suất bắp cải tăng 24% so với công thức đối chứng chỉ bón bằng NPK (liều lượng:

200kg N, 100kg P2O5, 100kg K2O) Lượng NPK trong lô thí nghiệm giảm so với

lô đối chứng tương ứng là 28 kg N, 10,8 kg P2O5 và 27 kg K2O (Sơn và cộng sự,

2008) Thêm vào đó, bón bổ sung nước xả cho bắp cải đã làm giảm 50% số lần

cần phun thuốc trừ sâu cắn lá cho một vụ

Tại Ấn Độ, người ta cũng đã thử nghiệm bón kết hợp nước xả và phân hóa học có so sánh với bón phân chuồng kết hợp với phân hóa học cho đậu, mướp, đậu tương và ngô Kết quả cho thấy, với cùng lượng phân hóa học như nhau, khi bón bằng nước xả, năng suất tăng 19% với đậu, 14% với mướp, 12% với đậu tương và 32% với ngô so với lô bón phân chuồng kết hợp phân hóa học

- Hạn chế sâu bệnh Bón phụ phẩm KSH (chất lượng tốt) có thể kìm hãm,

hạn chế: rệp xanh hại rau, bông và lúa mỳ; bệnh đốm lá ở một số loại cây trồng; nói chung có thể hạn chế sự phát triển của sâu bệnh 30-100% Nếu trộn vào phụ phẩm KSH một lượng nhỏ thuốc trừ sâu (khoảng 10%) sẽ tăng được hiệu quả của thuốc trừ sâu, hiệu quả nhanh (sau 48 giờ đã có tác dụng) do đó có thể giảm bớt lượng thuốc trừ sâu bón cho cây trồng, hạn chế độc hại, ô nhiễm môi trường và tiết kiệm

Nước xả từ công trình KSH (nước xả) có nhiều ưu điểm khi sử dụng trong nuôi trồng thủy sản (giảm nguy cơ nhiễm bệnh ở cá, tăng tốc độ tăng trưởng của

cá vì nước xả có nhiều chất dinh dưỡng có tác dụng làm giàu hệ sinh vật thủy sinh trong ao nuôi

Góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng và bảo vệ môi trường:

Phát triển xây dựng công trình khí sinh học cũng là con đường hiệu quả để giải quyết vấn đề phân bón hóa học và cải thiện vệ sinh môi trường, tiêu chuẩn sức khỏe ở nông thôn Nó là biện pháp để thủ tiêu các chứng sán, giun và các loại

kí sinh trùng khác sống trong mọi loại phân Thu gom tất cả chất thải của gia súc

và con người vào công trình khí sinh học là biện pháp giải quyết vấn đề chất thải tốt nhất Viện kí sinh trùng của nhiều nước đã công bố rằng: sau khi ủ lên men, nước xả khí sinh học còn rất ít trứng các kí sinh trùng, gian sán giảm bớt 95% Số lượng trứng sán, giun và kí sinh trùng gây hại khác tìm thấy có thể giảm tới 99%

Những nơi nào phát triển công trình khí sinh học tốt hơn, nơi đó kiểm soát

có hiệu quả các bệnh về kí sinh trùng và bệnh giun sán, vệ sinh nông thôn được triển khai tốt hơn, người làm nông nghiệp được bảo vệ, tiêu chuẩn chung về bảo

vệ sức khỏe được nâng lên rõ rệt

Xử lý chất thải chăn nuôi bằng công trình khí sinh học (KSH) được đánh giá là giải pháp hữu ích nhằm giảm phát thải khí nhà kính Công trình khí sinh

học góp phần giảm phát thải theo 3 cách sau: (i) Giảm phát thải khí mê-tan từ

phân chuồng; (ii) Giảm phát thải khí nhà nhà kính do giảm sử dụng chất đốt truyền thống; và (iii) Giảm phát thải khí nhà kính do dùng phụ phẩm KSH thay thế phân bón hóa học

- Giảm phát thải khí mê-tan từ phân chuồng: Thông thường nếu không có

công trình khí sinh học, các hộ gia đình chăn nuôi thu gom phân chuồng để sử dụng làm phân bón và một số hộ khác thì xả xuống hệ thống mương, rãnh công cộng Tình trạng này sẽ phát thải khí nhà kính rất lớn Trong môi trường kỵ khí, khí mê-tan (CH4) sẽ phát thải từ phân chuồng Phát thải khí nitơ oxit (N2O) phức tạp hơn vì nó bao gồm hai bước, trong đó giai đoạn hiếu khí, nơi amoniac bị oxy hóa (nitrat hóa) và giảm số lượng các sản phẩm của quá trình nitrat hóa nitơ và oxit nitơ (khử nitrat), chu kỳ nitơ Quá trình phát thải cả hai loại khí nhà kính phụ thuộc vào một số nhân tố, trong đó các nhân tố chủ đạo là: mức độ kỵ khí của hệ thống đó, nhiệt độ, thời gian lưu lại tại hệ thống đó Nhờ có công trình khí sinh học, toàn bộ chất thải chăn nuôi trong nông hộ sẽ được xử lý và chính điều đó sẽ góp phần giảm phát thải khí nhà kính rất hiệu quả

- Giảm phát thải khí nhà nhà kính do giảm sử dụng chất đốt truyền thống:

Nếu không có công trình khí sinh học, hộ gia đình sẽ tiếp tục sử dụng chất đốt truyền thống như nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu hỏa) hoặc sinh khối (củi, rơm rạ…) để đun nấu Sinh khối là nhiên liệu chính dùng làm chất đốt ở vùng nông thôn Việt Nam ngay cả đối với các hộ gia đình có điều kiện kinh tế khá giả Việc dùng nhiên liệu làm chất đốt gây ra phát thải khí carbon dioxide (CO2) (và một

số khí khác methane (CH4) và nitơ oxit (N2O) với khối lượng nhỏ hơn) Nhiên liệu hóa thạch, theo định nghĩa là nguồn nhiên liệu không tái sinh do đó toàn bộ lượng phát thải khí nhà kính (GHG) tạo nên từ nguồn này là lượng GHG toàn bộ trong khí quyển Đối với sinh khối thì tình hình càng phức tạp hơn vì sinh khối được thu thập từ các nguồn có thể tự tái sinh, ví dụ rừng, chất thải nông nghiệp (ví dụ như vỏ trấu) và phân động vật Việc đốt cháy sinh khối sẽ vẫn gây ra phát thải khí CO2 nhưng bản thân GHG cũng bị hấp thụ bởi chính nguồn chúng được sản sinh ra Chất thải nông nghiệp và phân động vật luôn tự động tái sinh, đối với

gỗ và than củi thì hơi phức tạp hơn vì chúng phụ thuộc vào các nguồn có thế khai thác kiệt quệ Ví dụ điều này có thể xảy ra với tình trạng phá rừng, rừng đang suy

thoái với tốc độ nhanh hơn mức tăng trưởng do đó khả năng hấp thu CO2 nói riêng đang suy giảm và hậu quả là không thể loại bỏ toàn bộ CO2 đã thải vào bầu khí quyển Khả năng thực vật có thể tái hấp thụ GHG phát thải từ việc đốt sinh khối là khả năng tái tạo của nguồn tài nguyên này

- Giảm phát thải khí nhà kính do dùng phụ phẩm KSH thay thế phân bón

hóa học: Sản xuất phân bón hóa học cần nhiều năng lượng, cần có nhiên liệu hóa

thạch và bón phân cho đất sẽ gây phát thải GHG ví dụ như N2O

Thông thường thì phân và nước thải (phân lỏng) bị xả vào hệ thống kênh mương và sông ngòi sau khi xử lý kỵ khí qua một loạt các bể xử lý lộ thiên để đạt các tiêu chuẩn xả nước thải Các hệ thống xử lý hiếu khí này sẽ làm phát thải một lượng lớn khí mê-tan (CH4) và nitơ oxit (N2O)

Việc sản xuất khí sinh học cũng có thể thay thế điện năng Các trại chăn nuôi quy mô vừa và lớn dùng điện cho các hoạt động chăn nuôi ví dụ như bơm nước, thông gió cho chuồng nuôi, thắp sáng và sưởi ấm Trại bò sữa cần tiêu thụ một lượng điện lớn hàng này để chạy máy vắt sữa và làm mát Hầu hết các trại đều lấy điện từ điện lưới Quốc gia

2.1.4 Ảnh hưởng việc sử dụng công trình khí sinh học

Năng lượng là yếu tố quan trọng, không thể thiếu cho sự phát triển kinh tế

xã hội của bất kỳ một quốc gia nào trên thế giới Nhu cầu sử dụng năng lượng phục vụ cho sản xuất và đời sống có xu hướng ngày càng tăng cao Tuy nhiên, nguồn năng lượng truyền thống như dầu mỏ, than đá, khí đốt đều có hạn, khai thác không hợp lý sẽ dẫn đến cạn kiệt và ảnh hưởng xấu đến môi trường Hiện nay, việc cung cấp năng lượng của nhân loại vẫn chưa đáp ứng yêu cầu Tình trạng thiếu hụt năng lượng còn diễn ra ở nhiều nơi, trong nhiều lĩnh vực Do vậy, song song với việc thực hiện các giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả thì việc nghiên cứu, phát triển các loại năng lượng tái tạo đang là yêu cầu cấp thiết, có ý nghĩa hết sức quan trọng

Bên cạnh đó, sử dụng các nguồn nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt, than đá đã làm gia tăng nồng độ các chất ô nhiễm trong bầu khí quyển, đặc biệt

là khí CO2 chất khí gây hiệu ứng nhà kính, làm quả đất ấm dần lên Mặt khác, trữ lượng của các nguồn nhiên liệu này trong lòng đất có giới hạn và sự cạn kiệt dần của chúng sẽ dẫn đến những bất ổn trong nền kinh tế toàn cầu

Xu hướng hiện nay là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống: Diesel, dầu, bằng các loại nhiên liệu mới, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí sinh học Tìm kiếm và sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh sẽ góp phần giải quyết hai vấn đề lớn của nhân loại, đó là môi trường và năng lượng Sử dụng khí sinh học và các nguồn năng lượng tái sinh còn không làm ngày càng tăng nhiệt độ bầu khí quyển

Khí sinh học là một trong những nguồn năng lượng tái tạo có thể thu hồi được từ việc xử lý chất thải Vì vậy, phát triển sử dụng công nghệ khí sinh học không những giúp xử lý chất thải mà còn cung cấp năng lượng mới thay thế các nguồn năng lượng truyền thống Sử dụng chất thải chăn nuôi gia súc sản xuất khí sinh học để chạy máy phát điện nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường là giải pháp rất có hiệu quả ở những trang trại Bên cạnh việc tiết kiệm năng lượng, giải pháp công nghệ KSH còn có một ưu điểm cải thiện môi trường chăn nuôi, giảm thiểu sự phát thải khí CO2, khói, bụi bẩn ra môi trường xung quanh Như vậy, ứng dụng công trình khí sinh học trong xử lý chất thải chăn nuôi và xử lý môi trường đã và đang đưa lại nhiều lợi ích như ảnh hưởng về kinh tế, xã hội và môi trường

2.1.4.1 Ảnh hưởng về kinh tế

Khí sinh học có thể được sử dụng để đun nấu, thắp sáng, chạy các loại động cơ đốt trong (máy bơm, máy xay sát, máy phát điện ), thậm chí người ta còn dùng KSH để sấy chè, ấp trứng, úm gà, chạy tủ lạnh, quạt Ở một số quốc gia phát triển như Thụy Điển, Đức còn sử dụng KSH để chạy ô tô và coi đó là một nguồn nhiên liệu tái tạo an toàn cho môi trường Cũng tại quốc gia này, cứ 10 trạm bơm nhiên liệu thông thường sẽ có một trạm bơm KSH Chính phủ Thụy Điển đã đề ra các chính sách thuế để đảm bảo giá KSH rẻ hơn 30% so với giá xăng KSH cũng được sử dụng để diệt sâu bọ trong việc bảo quản ngũ cốc hoặc dùng để bảo quản rau quả, cho hiệu quả kinh tế cao 1m3 KSH (60% mê-tan) có

thể thay thế cho 0,76 lít dầu; 5,2 kWh điện; 4,8kg củi; 8,6kg rơm rạ (Eric, 2006)

Theo khảo sát Người sử dụng khí sinh học được Dự án KSH thực hiện năm 2008,

sử dụng KSH để dun nấu đã giúp mỗi hộ chăn nuôi giảm chí phí mua gas hóa lỏng Nhiều hộ dân đã tiết kiệm được toàn bộ tiền mua nhiên liệu đun nấu Khi dùng đèn KSH để chiếu sáng nuôi tằm thì kén hình thành sớm hơn từ 4-6 ngày, chất lượng kén tốt hơn, năng suất tăng khoảng 30%

Bên cạnh đó, việc sử dụng phụ phẩm khí sinh học giúp giảm chi phí mua phân bón cho cây trồng Chi phí mua phân bón hóa học cho cây trồng

của hộ gia đình sau khi có công trình khí sinh học giảm đi đáng kể (khoảng từ

18 đến 30%) so với trước khi có công trình khí sinh học Tuy nhiên, khác với các loại cây lương thực, rau hoặc cây ăn quả thì hầu hết các hộ gia đình không

sử dụng phụ phẩm khí sinh học để bón cho cây công nghiệp vì những cây công nghiệp thường được trồng ở xa nhà mà việc vận chuyển phụ phẩm khí sinh học không mấy thuận tiện Nhìn chung, việc sử dụng phụ phẩm khí sinh học không những tăng năng suất cây trồng, góp phần cải thiện chất lượng sản phẩm mà còn góp phần giảm việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu và phân bón hóa học

Việc xây dựng công trình KSH giúp các trang trại chăn nuôi tiết kiệm hàng năm được tiền trang trải cho các chi phí như: Chi phí khí hóa lỏng, chi phí dầu hỏa, chi phí điện hoặc than củi Xây dựng mô hình sử dụng khí sinh học để chạy máy phát điện giúp tiết kiệm được đáng kể các khoản chi phí đầu tư khắc phục và xử lý ô nhiễm môi trường chăn nuôi, cải thiện sức khoẻ cho người chăn nuôi Ngoài ra, trang trại chăn nuôi còn có thể sử dụng phụ phẩm khí sinh học bón cho cây trồng, cho năng suất cao hơn và hạn chế được sâu bệnh cho cây trồng, giúp giảm chi phí mua phân bón và góp phần giảm tỷ trọng sử dụng phân hóa học trong trồng trọt

Theo các nhà khoa học của Đại học Đà Nẵng đã nghiên cứu để máy phát điện có thể chạy bằng biogas, cứ 1 m3 biogas thì cho ra 1 Kwh điện, tiết kiệm được 0,4 lít dầu diesel và góp phần làm giảm phát thải 1kg khí CO2 vào bầu khí quyển Nếu chăn nuôi có quy mô từ 50 con lợn trở lên, sử dụng KSH để chạy máy phát điện cỡ nhỏ sẽ tiết kiệm được khoảng 24 triệu đồng/năm Theo cơ chế phát triển sạch (CDM) mua bán chứng chỉ giảm phát thải CERs (1CERs = 1 tấn CO2 =15 USD) Làm giảm ô nhiễm môi trường đồng thời tăng GDP cho tỉnh nhà

Theo Dipl.-Ing Jingjing Huang, (2009) nghiên cứu về lợi ích của công trình khí sinh học ở Trung Quốc đã chỉ ra rằng việc sử dụng công trình khí sinh học đêm lại lợi ích kinh tế cho hộ, thu nhập của hộ tăng lên, hộ sử dụng nguồn năng lượng trong việc thắp sáng, làm nhiên liệu trong sinh hoạt

Có nhiều dự án nghiên cứu về công trình khí sinh học, các dự án đã chỉ ra những lợi ích kinh tế của các hộ sử dụng công trình khí sinh học như phát triển kinh tế, cân bằng tiêu dùng, và dự án cũng chỉ ra lợi nhuận của việc đầu tư công

trình khí sinh học (Brent, 1998 và Barnett et al 1978)

Boardman et al (2006) nghiên cứu việc sử dụng công trình khí sinh học đem lại hiệu quả kinh tế cao cho các hộ gia đình Nhiều nhà nghiên cứu chỉ ra rằng khí sinh học tạo điều kiện để các hộ gia đình tăng năng suất trồng trọt, tăng

giá trị ngành chăn nuôi (Barnett et al., 1978; Kandpal et al., 1991)

Đầu tư xây dựng công trình khí sinh học để chạy máy phát điện giúp cải thiện mỹ quan môi trường chăn nuôi và môi trường sống tốt hơn, mang lại cuộc sống tiện nghi khi sử dụng nhiên liệu sạch tại chỗ, giảm nguy cơ mắc các bệnh

hô hấp do khói bụi chất đốt Đảm bảo sức khỏe cho người chăn nuôi và khu vực lân cận Tạo đà cho người dân tiếp cận và sử dụng nguồn năng lượng mới

Tác giả Sharma và Pellizzi, 1991 đã chỉ ra rằng nhờ sử dụng công trình khí sinh học đã cải thiện sức khoẻ và giảm bệnh tật giảm virut

2.1.4.3 Ảnh hưởng về môi trường

Ở nông thôn, các công trình KSH thường được nối với nhà vệ sinh gia đình Phần người và vật nuôi được đưa hoàn toàn vào bể phân giải để xử lý nên hạn chế mùi hôi thối và ruồi muỗi phát triển Chất lượng nước thải được cải thiện trước khi thải ra môi trường do không còn hoặc còn không đáng kể trúng giun sán và vi sinh vật gây bệnh Các chỉ số khác như mật độ ruồi, mức độ ô nhiễm nguồn nước, mức độ nhiễm ký sinh trùng đường ruột, mức độ nhiễm bênh đường ruột, mức độ nhiễm các bệnh về mắt và đường hô hấp đều giảm nhờ áp dụng công nghệ KSH Chất lượng không khí, nước ngầm và nước bề mặt cũng được cải thiện Nhờ sử dụng phụ phẩm KSH mà chất lượng đất tốt hơn Ở Trung Quốc, người ta đã tiến hành so sánh chất lượng không khí trong phòng ở của 2 làng, làng dùng than và làng dùng KSH để đun nấu thì thấy làng dùng KSH, các chỉ tiêu CO2, SO2, bụi và tổng số vi khuẩn giảm tương ứng 74%, 83%, 77% và 56%

so với dùng than (Peter, 2006) Phát triển KSH còn giúp xử lý các chất thải có

hàm lượng hữu cơ cao như rác và nước cống sinh hoạt, nước thải của các lò mổ gia súc, các trại chăn nuôi tập trung, các nhà máy rượu, bia, đường, giấy, da, đồ hộp, dược phẩm, các khu chung cư, bệnh viện, trường học, nhà hàng Xử lý bằng công nghệ KSH sẽ có hiệu quả cao hơn các bể tự hoại thông thường Tại các bãi rác, người ta thu hồi KSH để phục vụ phát điện Nước rác được xử lý bằng những bể KSH để khắc phục ô nhiễm nước rác thấm vào đất

Các loại chất thải nếu chưa được xử lý từ phân, thức ăn và nước thải trong chăn nuôi trước đây thải bỏ bừa bãi ra cống rãnh, ao hồ sẽ gây ra tác hại rất lớn Trước hết nó gây mùi hôi thối cho con người, sau đó chúng gieo rắc mầm bệnh, lây lan cho con người qua đường thức ăn, nước uống, qua phổi, mắt dễ gây ra các loại bệnh tật ảnh hưởng đến sức khỏe con người và gia súc Kết quả phân tích các chất thải sau khi xử lý qua công trình KSH trong 30-40 ngày, phần lớn các loại ký sinh trùng và trứng giun sán đều bị hủy diệt Nước xả của công trình KSH

có số lượng vi khuẩn giảm (70-80%) và mức độ gây ô nhiễm không có mầm khuẩn bệnh Giảm đi nhiều mầm bệnh, trứng giun sán trong phân và hạn chế thải phân, nước bẩn ra nguồn nước và khu dân cư chung quanh, nhất là phân thải trực tiếp ra cống rãnh, ao hồ

Xây dựng mô hình sử dụng khí sinh học để chạy máy phát điện nhằm ngăn ngừa, giảm thiểu mùi hôi thối, đồng thời tạo ra nguồn năng lượng sạch cho

sử dụng tại chỗ là bước đi quan trọng trong việc giảm thiểu gánh nặng ô nhiễm môi trường, giúp giảm thiểu được chất thải chăn nuôi ra môi trường Giảm thiểu

ô nhiễm nguồn nước mặt cho khu vực Sử dụng khí sinh học thực sự góp phần giảm phát thải khí nhà kính qua việc thay thế sử dụng các nhiên liệu hóa thạch bằng phương pháp truyền thống và như một công cụ hữu hiệu trong việc quản lý phân chuồng Có thể ước tính rằng một công trình khí sinh học có thể tích 1.000

m3 thì hàng năm sẽ góp phần giảm một lượng khí nhà kính tương đương 1 x 1.000 x 12 = 12 tấn CO2 và giảm thải khí CH4 loại khí gây hiệu ứng nhà kính gấp

21 lần CO2

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng công trình khí sinh học được áp dụng

trong chăn nuôi đã làm sạch nguồn nước tránh ô nhiễm môi trường (Barnett et

al., 1978; Sharma & Pellizzi, 1991) Nhóm tác giả Bond & Templeton, 2010;

Shealy, (2007) thì cho rằng việc sử dụng công trình khí sinh học tránh những chất thải trong chăn nuôi bị thải ra môi trường xung quanh, tránh được ô nhiễm không khí

2.1.5 Các yếu tố quyết định đến việc sử dụng công trình khí sinh học

Một số nghiên cứu về khí sinh học ở những địa bàn khác nhau cho thấy các yếu tố chính sau đây sẽ quyết định đến việc chấp nhận sử dụng công trình khí sinh học của hộ chăn nuôi

Điều kiện tự nhiên: Việt Nam có điều kiện khí hậu rất thuận lợi cho sản

xuất khí sinh học Các hộ chăn nuôi ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh thuộc khu vực có mùa Đông lạnh (nhiệt độ trung bình từ 15 - 200C) hoàn toàn phù hợp với việc ứng dụng công nghệ khí sinh học vào trong sản xuất Diện tích đất thuộc

sở hữu của hộ chăn nuôi sẽ có tác động tích cực quyết định đầu tư xây dựng công trình khí sinh học Để xây dựng công trình khí sinh học, một hộ chăn nuôi phải

có diện tích đất tối thiểu để xây dựng, kể cả là việc xây dựng trong nền chuồng vật nuôi Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường đòi hỏi các hộ gia đình phải chăn nuôi theo quy mô tập trung, cách xa khu dân cư, tránh sự lây lan các mầm bệnh,

vì thế đòi hỏi phải có diện tích đất đai rộng Ngoài ra, để cho công trình khí sinh học hoạt động thuận tiện, tuổi thọ lâu dài, dễ dàng thi công, việc lựa chọn địa điểm được căn cứ vào: Đảm bảo đủ diện tích mặt bằng để xây dựng công trình đúng kích thước dự kiến Tiết kiệm diện tích mặt bằng, tránh ảnh hưởng đến các công trình khác; gần nơi cung cấp nguyên liệu nạp để đỡ tốn công sức vận chuyển nguyên liệu Nếu kết hợp công trình khí sinh học với nhà xí thì cần nối thẳng nhà xí với bể phân giải để phân chảy thẳng vào bể phân giải đảm bảo yêu cầu vệ sinh; và công trình khí sinh học cách xa giếng nước từ 10 m trở lên để phòng ngừa nước giếng bị nhiễm bẩn

Quy mô chăn nuôi: Số lượng vật nuôi của hộ gia đình là một yếu tố quan

trọng trong quyết định áp dụng công nghệ khí sinh học bởi vì nó cung cấp chất thải chăn nuôi, là nguyên liệu nạp chính cho công trình khí sinh học được xây dựng Những hộ đủ điều kiện xây dựng công trình khí sinh học là những hộ chăn nuôi ổn định theo quy mô nhỏ và vừa với nguồn phân thải tập trung tại chuồng ít nhất là 20 kg/ngày

Điều kiện vốn: Nguồn vốn quyết định rất lớn đến việc áp dụng công nghệ

khí sinh học vào trong hoạt động sản xuất và chăn nuôi vì đầu tư xây dựng một công trình khí sinh học đòi hỏi hộ gia đình phải tập trung phát triển chăn nuôi Các hộ gia đình có mức thu nhập cao hơn sẽ quyết định đầu tư xây dựng công trình khí sinh học dễ dàng hơn là các hộ nghèo Để cho một công trình khí sinh

học cỡ 4,3 m3 có thể hoạt động được cần số lượng vật nuôi vào khoảng 6 lợn thịt hoặc 2 con bò thịt và duy trì số lượng này hàng năm Với những hộ nghèo, việc duy trì quy mô chăn nuôi như vậy thì dường như vượt quá khả năng về vốn của họ

Yếu tố kỹ thuật: Khí sinh học là công nghệ từ nước ngoài chuyển giao vào

Việt Nam mà đặc biết đối tượng tiếp nhận công nghệ lại là bà con nông dân do vậy yếu tố kỹ thuật cũng ảnh hưởng đến khả năng tiếp thu và ứng dụng công nghệ của các hộ chăn nuôi Trình độ học vấn của chủ hộ gia đình sẽ có một ảnh hưởng tích cực trong các quyết định sử dụng công trình khí sinh học Trình độ học vấn của chủ hộ cao dự đoán sẽ ít bảo thủ hơn, khả năng tiếp xúc với các thông tin kỹ thuật và thực hành các hướng dẫn kỹ thuật về vận hành và bảo dưỡng công trình tốt hơn Họ cũng dễ dàng chấp nhận các nguồn năng lượng tái tạo và sạch như khí sinh học với lý do nó thân thiện với môi trường hơn, dễ dàng

sử dụng hơn so với những chủ hộ có trình độ học vấn thấp hơn

Chính sách hỗ trợ: Hiện nay có rất nhiều dự án hỗ trợ vốn cho người chăn

nuôi xây dựng công trình khí sinh học Các chính sách hỗ trợ cho người chăn nuôi xây dựng công trình khí sinh học có thể sử dụng nguồn vốn của trung ương

và địa phương đã và đang đưa vào cuộc sống và được sự hưởng ứng của người tham gia Để việc xây dựng công trình khí sinh học được triển khai rộng khắp đòi hỏi các chính sách hỗ trợ cần phải được phổ biến cho người chăn nuôi, các thủ tục hỗ trợ phải đơn giản, rõ ràng và minh bạch

2.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN VỀ SỬ DỤNG CÔNG TRÌNH KHÍ SINH HỌC 2.2.1 Công trình khí sinh học trên thế giới và các nước trong khu vực

Trong những năm gần đây, phân huỷ kỵ khí đã phát triển từ một kỹ thuật biến đổi sinh khối tương đối đơn giản, với mục đích chủ yếu là sản xuất năng lượng, thành một hệ thống đa chức năng: Xử lý các chất thải hữu cơ và nước thải với phạm vi tải lượng hữu cơ và nồng độ cơ chất rộng; Sản xuất và sử dụng năng lượng; Cải thiện vệ sinh, giảm mùi hôi thối; Sản xuất phân bón chất lượng cao Khí sinh học đã được sử dụng vào các mục đích: Sản xuất nhiệt và/hoặc hơi; Sản xuất điện hoặc điện kết hợp với nhiệt (đồng phát); Nguồn năng lượng để cấp nhiệt, hơi và/hoặc điện và làm mát; Nhiên liệu cho xe cộ; Sản xuất hoá chất và Pin nhiên liệu

Hoạt động nghiên cứu chuyển từ những nghiên cứu cơ bản về quá trình phân huỷ kỵ khí của các cơ chất tương đối đồng nhất với hàm lượng chất rắn hữu

cơ trong giới hạn khoảng 5 - 10%, sang sự phân huỷ của nhương nguyên liệu phức tạp hơn đòi hỏi nhương kiểu bể phân huỷ cải tiến hiệu quả hơn

Công nghệ phân huỷ kỵ khí đã được phát triển rộng lớn ở cả các nước công nghiệp (Đức, Đan Mạch, Pháp ) và các nước đang phát triển (Trung Quốc,

Ấn Độ ) với đa chức năng như trên Những bể phân huỷ truyền thống, xử lý chất thải vật nuôi quy mô gia đình đã được sử dụng ở Trung Quốc, Ấn Độ và nhiều nước khác Tổng số công trình loại này ước tính vào khoảng 20 triệu Những công trình cỡ trung bình và lớn ở các trang trại chăn nuôi lớn đạt tới

khoảng trên 7.000 (Peter, 2010)

Phân huỷ kỵ khí là một công nghệ đã có vị trí thích đáng trên thế giới Phân huỷ nước thải đô thị và của các hệ thống cống là một hệ thống quen thuộc

và đã được chấp nhận với khoảng trên 150.000 công trình đang hoạt động

Việc xử lý nước thải công nghiệp cũng đã thành công Hiện nay có vài nghìn công tŕnh đang xử lý nước thải có độ ô nhiễm cao, chủ yếu là nước thải của công nghiệp lương thực và đồ uống

Việc thu hồi khí sinh học từ các bãi rác đã phát triển mạnh ở Cộng đồng Châu Âu và Mỹ La Tinh Năm 2007 ở Cộng đồng Châu Âu khí bãi rác đã chiếm 49% tổng sản lượng khí sinh học, trong khi đó khí từ lĩnh vực nông nghiệp chiếm 36% và từ bùn cống là 15% Các nhà máy phân huỷ kỵ khí lớn, tập trung (ở đó các trang trại và công nghiệp cùng hợp tác trong một tổ chức) là một phát triển

mới (Nguyễn Quang Khải, 2010)

Công nghệ KSH ở Trung Quốc phát triển theo các mô hình sau:

Hầu hết các công trình gia đình có thể tích từ 6m3 tới 10m3 Hiện nay đang

có xu hướng phát triển các mô hình phát triển nông nghiệp sinh thái khác nhau trong đó công nghệ KSH giữ vai trò liên kết Mô hình "Ba kết hợp trong một" ở các tỉnh Quảng Tây, Quảng Đông, Giang Tây có các thành phần chủ yếu là đất trồng trọt, chuồng chăn nuôi và nhà xí gắn với thiết bị KSH Mô hình "Bốn kết hợp trong một" ở miền Bắc Trung Quốc đaơ bổ sung thêm thành phần nhà kính vào mô hình "Ba trong một" Nhà kính là bộ khung cơ bản và cấu trúc chính của

hệ thống này Thiết bị KSH, chuồng gà, lợn, nhà xí và đất trồng rau được đặt trong nhà kính và tạo thành một hệ khép kín

Tính tới cuối năm 2010 có 15 triệu công trình KSH gia đình nông thôn, sản ra khoảng 5,6 tỷ m3

KSH, tương đương 4 triệu tấn than Số công trình trung

bình và lớn ở các trại chăn nuôi là 2.492, hàng năm xử lý 46 triệu tấn chất thải

Có 137.000 công trình xử lý nước thải sinh hoạt với trên 0,5 tỷ tấn nước thải được xử lý moăi năm Báo cáo mới nhất cho biết tới cuối năm 2011 Trung Quốc

đã có 17 triệu công trình KSH với sản lượng hàng năm là 6,5 tỷ m3, hầu hết là ở nông thôn Số người được hưởng lợi từ công nghệ KSH khoảng 50 triệu người

(Peter, 2010)

Theo một báo cáo gần đây nhất (2005), số công trình gia đình ở Ấn Độ vào khoảng 3,7 triệu Việc ứng dụng toàn diện công nghệ KSH đối với khu vực gia đình ở Ấn Độ chưa phát triển như Trung Quốc Đưa công nghệ vào các lĩnh vực khác cũng còn chậm Trong lĩnh vực xử lý chất thải, nước thải, các công trình KSH còn ít , chủ yếu tập trung ở các nhà máy rượu (có 145 hệ thống xử lý

kỵ khí trên tổng số 254 nhà máy rượu , 5 công tŕnh trên 347 nhà máy bột giấy, 1 công trình trên 13 nhà máy tinh bột) và hầu hết các nhà cung cấp công nghệ là nước ngoài

Cùng với Trung Quốc và Ấn Độ, Nê Pan là nước có chương trình phát triển KSH rộng lớn Những kết quả của chương trình này có nhiều điểm được Việt Nam học tập Theo số liệu công bố gần nhất, tới 30 tháng 6 năm 2008, số công trình đã xây dựng là 181.612

2.2.2 Công trình khí sinh học tại Việt Nam

Công nghệ KSH đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 1960 Ở quy mô nhỏ, gia đình, công nghệ KSH phát triển mạnh mẽ hơn bao giờ hết “Dự án Chương tŕnh khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam” (sau đây gọi tắt là Dự án khí sinh học Nông nghiệp) do Chính phủ Hà Lan tài trợ, Cục Nông nghiệp (nay là Cục Chăn nuôi) - Bộ Nông nghiệp và PTNT và Tổ chức phát triển của Hà Lan (SNV) chủ trì, là dự án rộng lớn nhất trong lĩnh vực KSH quy mô nhỏ Ngoài Dự án khí sinh học Nông nghiệp kể trên, nhiều tổ chức khác cũng có những hoạt động về KSH, đáng chú ý là:

- Chương trình mục tiêu quốc gia nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn - Bộ Nông nghiệp & PTNT

- Các dự án khác của Bộ Nông nghiệp & PTNT đầu tư trong lĩnh vực khí sinh học như: Dự án Nâng cao chất lượng, an toàn sản phẩm nông nghiệp và phát triển chương trình khí sinh học (QSEAP) thực hiện từ năm 2009-2015 sử dụng vốn vay của Ngân hàng Phát triển Châu Á, Dự án Nâng cao năng lực cạnh tranh

và an toàn thực phẩm (LIFSAP) thực hiện từ năm 2010-2017 của Ngân hàng Thế giới và Dự án Hỗ trợ Nông nghiệp các-bon thấp (LCASP) thực hiện từ năm 2013-2019 hỗ trợ bởi Ngân hàng Phát triển Châu Á

- Trung tâm nghiên cứu và phát triển cộng đồng nông thôn (Hội Làm vườn)

- Khoa Thú y, Chăn nuôi, Đại học Nông - Lâm TP Hồ Chí Minh

- Viện Năng Lượng

- Đại học Cần Thơ

- Đại học Đà Nẵng

- Trung tâm Công nghệ Khí sinh học

- Một số tư nhân như: Bioga Nghĩa Hưng (Đắk Lắk), Công ty TNHH Quang Huy (Hà Tây cũ), Công ty TNHH Vương Hùng (Hà Nội), Công ty TNHH Môi trường xanh (Thái Bình), Công ty TNHH Thành Lộc (Hà Nội), Công ty TNHH Bảo Trung (Hà Tĩnh), Công ty TNHH Thành Đạt (Vĩnh Phúc), Công ty TNHH Hưng Việt (Hà Nội), Công ty TNHH Hoàng Gia (Hà Nội), Công ty TNHH Cẩm Tuấn Phát (Đồng Nai), Công ty TNHH Thành Thái (Bình Định)

- BORDA Việt Nam (áp dụng DEWATS kết hợp với khí sinh học) Công nghệ khí sinh học (KSH) là một công nghệ đa lợi ích Những lợi ích do sử dụng 2 sản phẩm chính của nó là khí sinh học và phụ phẩm khí sinh học

Các lợi ích chính của việc sử dụng công trình KSH tại Việt Nam:

Khí sinh học là một nhiên liệu có giá trị cao nên được sử dụng chủ yếu phục vụ mục đích năng lượng Ngoài ra, nó còn được sử dụng vào các mục đích phi năng lượng khác để phục vụ cho cuộc sống của con người

Khí sinh học là một nhiên liệu quý có thể dùng vào các mục đích năng lượng sau: Đun nấu, thắp sáng, sưởi ấm và chạy các động cơ cung cấp động lực kéo các máy công tác như máy bơm, máy phát điện, máy xay sát; sấy chè, ấp trứng, sưởi ấm trong chăn nuôi, chạy tủ lạnh, hàn cắt kim loại v.v

Đèn KSH được dùng để chiếu sáng nuôi tằm vì nó tạo ra ánh sáng và nhiệt

độ thích hợp với sự phát triển của tằm Nhờ vậy kén hình thành sớm hơn 4 - 6 ngày, chất lượng kén tốt hơn, năng suất tăng khoảng 30%

+ Khí sinh học còn được dùng để diệt sâu bọ trong việc bảo quản ngũ cốc hoặc dùng để bảo quản rau quả như cam, xoài v.v cho hiệu quả kinh tế cao