ĐẶT VẤN ĐỀ Với khoảng 70 % dân số là nông dân, ngành nông nghiệp đang giữ một vị trí chủ đạo trong nền kinh tế nƣớc ta. Cơ cấu kinh tế nông nghiệp, nông thôn có nhiều thay đổi, ngành ch n nuôi đang từng bƣớc phát triển và giữ vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Theo số liệu của tổng cục thống kê, n m 2014 tổng số nông hộ ch n nuôi nhỏ lẻ chiếm tỷ trọng khoảng 65 – 70 % về số lƣợng và sản lƣợng (Nguồn:Tổng cục thống kê, năm 2014). Dù ngành ch n nuôi đang có những dịch chuyển nhanh chóng từ ch n nuôi nông hộ sang ch n nuôi trang trại, công nghiệp nhƣng hình thức ch n nuôi lợn theo hộ gia đình, manh mún, nhỏ lẻ vẫn còn rất phổ biến.
Việc xử lý chất thải lợn ở các hộ gia đình ch n nuôi truyền thống là thải trực tiếp phân và nƣớc thải ch n nuôi ra môi trƣờng khi chƣa qua xử lý đã làm xuất hiện nhiều loại dịch bệnh, gây ra mùi hôi khó chịu, gây ô nhiễm môi trƣờng xung quanh, gây mất vẻ cảnh quan môi trƣờng. Để góp phần vào sự đổi mới và phát triển ngành ch n nuôi một cách bền vững, trên thế giới đã có rất nhiều dự án nghiên cứu để tận dụng lại nguồn chất thải ch n nuôi làm nguồn nguyên liệu phục vụ cho các hoạt động nông nghiệp khác, nhằm giảm nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng. Một trong những phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi và thích hợp nhất ở các nông thôn là mô hình các hầm ủ Biogas (Khí sinh học. Biogas đƣợc coi là một biện pháp hiệu quả nhất vì nó không những tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu tại chổ đồng thời còn giải quyết đƣợc vấn đề n ng lƣợng phục vụ cho sinh hoạt mà vẫn bảo vệ môi trƣờng, là giải pháp kinh tế cho những ngƣời dân ở nông thôn.
Xã Thạch Hội là một xã ở vùng nông thôn, đa số ngƣời dân sinh sống và sản xuất chủ yếu bằng nghề trồng lúa và ch n nuôi, nên việc xử lý chất thải từ các nông hộ ch n nuôi đang đƣợc cơ quan chính quyền rất chú trọng. Trong quá trình triển khai xây dựng các giải pháp xử lý, quản lý chất thải ch n nuôi, thì mô hình Biogas là giải pháp đem lại hiệu quả nhất, tuy nhiên bên cạnh những thuận lợi mà Biogas mang lại còn có không ít những khó kh n mà ngƣời dân gặp phải vì vậy nên hiệu quả sử dụng Biogas còn chƣa cao. 1 Trƣớc tình hình đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá hiệ ả sử dụng công nghệ khí sinh họ i g ng ử h hải h n n i n i h h i h ện h h ỉnh nh nhằm góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trƣờng, đẩy mạnh phát triển mô hình Biogas và đáp ứng yêu cầu phát triển nông nghiệp bền vững. 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
ổn qu n về ất t ả n nu 1. Khái niệm về ch t thải h n n i Chất thải ch n nuôi là chất thải phát sinh trong quá trình ch n nuôi nhƣ phân, nƣớc tiểu, xác súc vật…Chất thải ch n nuôi đƣợc chia làm 3 loại: chất thải rắn, chất thải lỏng, chất thải khí. Trong chất thải ch n nuôi có nhiều chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng kí sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con ngƣời. Nguồn phát sinh ch t thải h n n i Chất thải ch n nuôi chủ yếu phát sinh từ các nguồn: - Chất thải từ cơ thể gia súc, gia cầm nhƣ phân, nƣớc tiểu, lông, vảy, da và các phủ tạng loại thải của gia sức, gia cầm.
- Nƣớc thải từ quá trình tắm gia súc, rửa chuồng hay rửa dụng cụ và các thiết bị ch n nuôi, nƣớc làm mát hay từ các hệ thống dịch vụ ch n nuôi,… - Thức n thừa, các vật dụng ch n nuôi thú y bị loại ra trong quá trình ch n nuôi. - Bệnh phẩm thú y, xác gia súc gia cầm chết. - Bùn lắng từ các mƣơng dẫn, hố chứa, lƣu trữ, chế biến hay xử lí chất thải. Phân lo i ch t thải h n nuôi Chất thải rắn và lỏng: Phân: là chất còn lại của thức n sau khi vào cơ thể qua cơ quan tiêu hoá không đƣợc hấp thu và sử dụng đƣợc thải ra ngoài cơ thể.
Trong phân chứa một lƣợng lớn các chất nhƣ Nitơ, Phốt pho, Kali, Kẽm, Đồng. Các khoáng chất dƣ thừa cơ thể không sử dụng nhƣ P2O5, K2O, CaO, MgO phần lớn đều xuất hiện trong phân. Lƣợng phân gia súc thải ra tùy thuộc vào giống, loài, tuổi, khẩu phần thức n, trọng lƣợng gia súc. Lƣợng phân trung bình của heo trong một n ày đêm Loại gia súc Phân Nƣớc tiểu kg/con.ngày đêm kg/con.ngày đêm Lợn < 10kg 0,5 - 1,0 0,3 – 0,7 Lợn 15 – 45kg 1,0 – 3,0 0,7 – 2,0 Lợn 45 – 100kg 3,0 – 5,0 2,0 – 4,0 Nguồn: (Lăng Ngọc Huỳnh, 2001) Xác xúc vật chết: Xác xúc vật chết do bệnh là nguồn ô nhiễm chính cần phải xử lý triệt để nhằm tránh lây lan bệnh cho ngƣời và vật nuôi.
Thức n dƣ thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác: Loại chất thải này có thành phần đa dạng nhƣ cám, bột cá, bột thịt, các khoáng chất bổ sung, rau xanh, rơm rạ…. Nƣớc thải rửa chuồng, nƣớc tiểu của gia súc và nƣớc tắm gia súc. Đây cũng là chất thải khó quản lý, khó sử dụng. Chất thải khí: Mùi hôi chuồng nuôi là là hỗn hợp khí đƣợc tạo ra bởi quá trình phân hủy kị khí và hiếu khí của các chất thải ch n nuôi, quá trình thối rữa của các chất hữu cơ trong phân, nƣớc tiểu gia súc hay thức n thừa sẽ sinh ra các khí độc hại và các khí có mùi hôi thối khó chịu.
Các khí nhƣ NH3 và H2S đƣợc hình thành chủ yếu trong quá trình thối rửa của phân, ngoài ra NH3 còn đƣợc hình thành từ sự phân giải urê của nƣớc tiểu. ổn qu n về n n sn o s 1. hái niệ ề i g Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane CH4 và một số khí khác phát sinh từ sự phân hủy các vật chất hữu cơ nhờ vào hoạt động của vi sinh vật trong môi trƣờng yếm khí. Các chất thải này sẽ lên men, tạo khí trong đó chiếm 70 là khí CH4, khí này đƣợc sử dụng để làm chất đốt và cháy động cơ đốt trong.
Nguồn nguyên liệu là bùn từ ao, đầm lầy, phế liệu, phế thải trong sản xuất nông lâm nghiệp và các hoạt động sống, sản xuất và chế biến nông lâm sản. vi sinh vật thƣờng sử dụng nguồn hữu cơ cacbon nhanh hơn sử dụng nito khoảng 30 lần. Do vậy nguyên liệu có tỷ lệ C/N là 30/1 sẽ thích hợp nhất cho 4 lên men kỵ khí. Phân động vật và các chất thải rắn nhƣ rơm, rạ rất thích hợp cho lên men kỵ khí.
Thành phần, tính ch t của Biogas Biogas là một hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa khoảng 7000C (đối với dầu DO, khoảng 3500C; đối với x ng gas và propane khoảng 500C). Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng biogas khoảng 8700C. Thành phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lƣợng hơi nƣớc khoảng 30-160 g/m3; hàm lƣợng H2S 4-6 g/m3. Giá trị n ng lƣợng khoảng 5,96 kWh/m3 và tỷ trọng 0,94 kg/m3.
Lƣợng không khí cần thiết cho quá trình cháy của biogas khoảng 5,7 m3 không khí/ m3 biogas, với tốc độ cháy khoảng 40cm/s. Trình bày thành phần và một số tính chất ơ bản của biogas Hỗn Hợp Khí Thông số Đơn vị CH4 CO2 H2 H2 S Biogas (60% CH4;40% CO2) thể tích % 55-70 27-44 1 3 100 Giá trị lƣới n ng lƣợng kJ/Nm3 35.v) Giới hạn cháy 6 – 12 %V 8-10 - 4-80 4 – 4,5 nổ 0 Điểm bốc cháy C 650-750 - 585 - 650 – 750 Tỷ trọng thông g/l 0,72 1,98 0,09 1,55 1,2 thƣờng Hệ số tỷ trọng 0,55 2,5 0,07 1,2 0,83 với không khí (Nguồn:B.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher) 1. Những l i ích của biogas 1. Lợi ích của biogas về môi trường - Chuồng trại ch n nuôi trở nên sạch sẽ.
- Chất thải đƣợc xử lý, phân và nƣớc thải đƣợc xử lí làm giảm đi mùi hôi, thối. 5 - Hạn chế đƣợc tình trạng phá rừng lấy củi đốt. - Giảm đƣợc thiên tai và hiệu ứng nhà kính vì khí metan và khí cacbonic là một trong những nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính. Lợi ích của biogas về nguồn n ng lƣợng - Đun nấu: nấu n bằng bếp sử dụng khí biogas - Thắp sáng: đèn chiếu sáng bằng biogas - Chạy động cơ đốt trong: dùng thay thế cho x ng và dầu diesel, vì theo ƣớc tính thì 1 m3 biogas có giá trị n ng lƣợng tƣơng đƣơng với 0,4 kg dầu diesel, 0,6 kg dầu hỏa, 0,8 kg than, 0,8 lít x ng.
- Dùng chuyển hoá thành điện n ng sử dụng cho sinh hoạt. Lợi ích của Biogas trong nông nghiệp - Làm phân bón: bã thải ra đƣợc dùng để ủ thành phân hữu cơ sinh học, dùng để bón cho cây cối, hoa màu, giúp t ng n ng suất, hạn chế đƣợc sâu bệnh, nâng cao độ dinh dƣỡng của đất. - Nƣớc thải có thể dùng để tƣới trực tiếp cho rau và hoa màu xanh tốt hơn. - Ngoài ra cặn bã và nƣớc thải biogas còn có thể dùng vào việc nuôi cá theo mô hình vƣờn – ao – chuồng, hoặc dùng để nuôi trùn quế,.
làm t ng thêm nguồn thu nhập cho gia đình. Lợi ích khác từ biogas - Làm hiện đại hoá nông thôn, góp phần trong mô hình xây dựng nông thôn mới. - Chị em phụ nữ sẽ dễ dàng hơn trong việc nấu n phục vụ gia đình. - Đời sống ngƣời dân đƣợc cải thiện nên xã hội cũng ngày càng phát triển hơn.
Các kiểu hầm ủ Biogas phổ biến ở Vi t Nam 1. ầ bi g bằng ậ iệ nhự C p ie Qua nhiều n m phân tích và nghiên cứu công dụng của hầm Biogas có nhiều công ty sản xuất ra bể biogas bằng vật liệu Composite hình cầu với tính ƣu việt vƣợt trội hoàn toàn so với bể biogas xây bằng gạch. Việc lắp đặt bể biogas khá đơn giản, diện tích hầm ủ không lớn, có thể lắp đặt chìm dƣới mặt đất. 6 Ƣu điểm: Lắp đặt nhanh, di chuyển hầm biogas rất nhẹ, có thể lắp đặt tại nhiều dạng địa hình loại đất khác nhau phù hợp quy mô nhỏ nhƣ hộ gia đình sử dụng mô hình vƣờn – ao – chuồng.