Đặt vấn đề Hiện nay, cùng với xu thế phát triển chung của thế giới, Việt Nam đã và đang đẩy mạnh công tác hội nhập quốc tế, quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá đất nước. Nhưng song song với quá trình phát triển đó chúng ta phải đối mặt với những vấn về sự thiếu hụt về năng lượng, nhiên liệu và vấn đề ô nhiễm môi trường. Để giải quyết những vấn đề đó chúng ta đã nỗ lực để tìm ra những nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng sắp cạn kiệt nhằm phát triển một thế giới bền vững và trong sạch hơn. Một trong những giải pháp đó là tìm và sử dụng các loại nhiên liệu sạch thân thiện với môi trường thay thế cho loại nhiên liệu cũ (than, dầu, xăng.), trong đó khí sinh học (biogas) đã và đang được các nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam xử dụng và phát triển rộng rãi.
Nước ta với ưu thế là một nước nông nghiệp (hơn 70 % dân số là sản xuất nông nghiệp), tập trung chủ yếu vào 2 ngành trồng trọt và chăn nuôi. Với khối lượng khổng lồ chất thải chăn nuôi vẫn chưa được sử lý dẫn tới lãng phí nguồn phân bón hữu cơ mà còn gây ô nhiễm môi trường đặc biệt là các vùng nông thôn. Giải quyết môi trường nông thôn là vấn đề bức bách. Có nhiều tổ chức phi chính phủ cũng như các đề án chương trình quốc gia về vệ sinh môi trường nông thôn được xây dựng phát triển.
Trong đó chương trình khí sinh học cũng là đề án thường niên và phổ biến triển khai rộng khắp trên mọi vùng miền. Các trương trình dự án khí sinh học khi đưa vào thực tế được người dân hoàn toàn ủng hộ và tham gia nhiệt tình. Sử dụng khí sinh học làm nhiên liệu cho phép ta giải quyết đồng thời các vấn đề tồn tại trong xã hội hiên nay: Ô nhiễm môi trường, khủng hoảng năng lượng, sức khoẻ con người, phát triển kinh tế. Nhận thức được tầm quan trọng của dự án đối với đời sống người dân nói chung và tính năng ưu Việt của hầm khí biogas khi triển khai trên địa bàn thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh nói riêng, chúng tôi tiến hành thực hiện n 2 đề tài: “Đánh giá hiện trạng sử dụng hầm khí Biogas tại thị xã Quảng Yên– tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2011- 2013’’.
Mục đích của đề tài - Đánh giá tình hình sử dụng hầm khí biogas trong các hộ gia đình tại thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh. - Hiệu quả kinh tế và tác động của nó tới môi trường sinh thái. - Đề ra các biện pháp có tính thiết thực phù hợp với địa phương nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng biogas. Yêu cầu của đề tài - Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của thị xã Quảng Yên.
- Điều tra số lượng hộ sử dụng biogas, quy mô hầm ủ trong các hộ gia đình thị xã Quảng Yên – tỉnh Quảng Ninh. - Những lợi ích của Biogas đem lại. - Điều tra sơ bộ người dân về hiệu quả của biogas và những tác động tới môi trường. - Phân tích được thuận lợi, khó khăn trong quá trình sử dụng, quản lý công trình khí sinh học và khí sinh học.- Đề ra các biện pháp có tính thiết thực phù hợp với địa phương nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng biogas.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa học tập: nâng cao kiến thức và kĩ năng, rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác bảo vệ môi trường, vận dụng, phát huy và nâng cao kiến thức đã học. - Ý nghĩa thực tiễn: nắm được thực trạng sử dụng hầm khí Biogas tại thị xã Quảng Yên – tỉnh Quảng Ninh và những hiệu quả mà nó mang lại. Đưa ra những biện pháp để đạt hiệu quả lớn nhất. n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Cơ sở lý luận Công nghệ khí sinh học ngày càng được sử dụng phổ biến và rộng rãi không những ở nước ta mà còn ở nhiều nước trên thế giới. Công nghệ hầm khí sinh học (hầm khí biogas) được dùng để xử lý chất thải chăn nuôi và tạo ra khí gas phục vụ cho hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Đây mô hình vừa có thể xử lý ô nhiễm môi trường do nguồn chất thải trong chăn nuôi, vừa đem lại hiệu quả kinh tế thiết thực đặc biệt cho cuộc sống. Đối với những hộ chăn nuôi gia súc, gia cầm, thì công nghệ khí sinh học đã tận dụng nguồn chất thải của vật nuôi và triệt tiêu mùi khó chịu.
Nước thải của hệ thống hầm khí biogas đã diệt hết 99% trứng giun sán, tận dụng làm phân vi sinh hoặc tưới rau sạch, mang lại nguồn phân bón an toàn cho canh tác, hạn chế côn trùng phát triển qua đó giúp giảm dịch hại từ 70-80% bảo vệ sức khoẻ của người dân. Công nghệ khí sinh học đem lại lợi ích cho kinh tế, xã hội cho người dân, đó là việc sử dụng hầm khí biogas giúp cho mỗi hộ gia đình tiết kiệm được từ 1.000 đồng/năm cho chi phí chất đốt (thắp sáng, đun nấu, sưởi ấm. Hầm khí sinh học ngoài tác dụng xử lý phân, rác thải, vệ sinh môi trường, hạn chế chặt phá rừng lấy củi đun nấu mà còn góp phần cải thiện tích cực trong việc cải thiện điều kiện lao động và tạo ra nếp sống văn minh. Do đó mô hình hầm khí biogas ngày càng nhân rộng khắp trên mọi vùng miền của tổ quốc.
Quảng Ninh là tỉnh có điều kiện khí hậu thuận lợi cho VSV phát triển quanh năm đó là cơ sở và tiền năng, cho việc xây dựng và xử dụng hầm khí biogas. Hàng năm các dự án xây dựng mới hầm khí biogas do tổ chức trong và ngoài tỉnh vẫn luôn được tiến hành triển khai đến các quận huyện trên địa bàn toàn tỉnh. Dự án khí sinh học có mặt tại thị xã Quảng Yên tỉnh Quảng Ninh đem lại lợi ích to lớn cho người dân: - Làm trong sạch môi trường. - Giải quyết vấn đề lao động.
- Hỗ trợ người dân một phần kinh phí. n 4 - Phát triển kinh tế hộ: tạo khí gas, phân bón trong sản xuất nông nghiệp, thúc đẩy chăn nuôi phát triển. Với những lợi ích và giá trị của dự án thì việc nghiên cứu, tìm hiểu tình hình sử dụng và quá trình hoạt động của hầm khí biogas là rất quan trọng để dự án được hoàn thiện và phát triển rộng khắp hơn. Cơ sở khoa học của đề tài nghiên cứu 2.
Một số khái niệm -Khí Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí mêtan (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ.Thành phần chính của Biogas là CH4 - Chất thải chăn nuôi : là những chất thải của vật nuôi và cả những chất độn chuồng. Chất thải chăn nuôi được phân ra làm 3 loại: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Chất thải đó là một lượng lớn chất thải hữu cơ có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường rất cao. - Phân hủy yếm khí: là quá trình phân giải xảy ra trong điều kiện không có không khí.
- Ô nhiễm môi trường là tình trạng môi trường bị ô nhiễm bởi các chất hóa học, sinh học.gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các cơ thể sống khác. Khí sinh học là khí được sinh ra trong quá trình phân huỷ sinh học các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí sinh ra nguồn năng lượng tái tạo được. Quá trình phân huỷ sinh học kỵ khí xảy ra trong hầm Biogas là quá trình chuyển hoá sinh học các chất hữu cơ trong điều kiện không có Oxi (O2) với sự tham gia tích cực của các vi sinh vật kỵ khí. Sản phẩm chính của quá trình này là khí Mêtan (CH4), hay có thể gọi là khí sinh học (KSH), một phần nhỏ còn lại là các khí khác như Cacbonic (CO2) và sulfure hydro (H2S) có mùi trứng thối.
Trong thiên nhiên khí sinh học được sinh ra tại các vùng đầm lầy,đáy ao hồ tù đọng, trong bộ máy tiêu hoá của động vật. Khí sinh học và sự phát triển bền vững Công nghệ sản xuất khí sinh học góp phần rất lớn giảm thải, pháp thải khí nhà kính, là nguồn nhiên liệu sạch và cơ bản cho thế hệ hiện tại và tương lai. Hiệu ứng nhà kính đang là một thách thức lớn của toàn nhân loại nó gây ra biến đổi khí hậu toàn cầu theo chiều hướng sâu và ngày càng phức tạp. n 5 trong đó khí mêtan là một khí gây hiệu ứng nhà kính lớn gấp 21 lần khí CO2.
Do đó nếu các chất thải hữu cơ được phân huỷ trong các công trình khí sinh học thì mêtan sẽ được thu lại làm nhiên liệu góp phần lớn trong việc giải quyết môi trường hiện nay. Khi đốt cháy 1 tấn mêtan tạo ra 2,75 tấn CO2. Như vậy tác dụng về hiệu ứng nhà kính giảm: 21/2,75 = 7,6 lần. Quá trình sản sinh khí sinh học 2.
Các giai đoạn của quá trình phân huỷ kị khí - Khí sinh học có thể thu được từ bất kỳ chất thải hữu cơ nào và giải phóng được một lượng khí Biogas từ 0,4 – 0.6 m3/kg nguyên liệu hữu cơ khô. Phân gia súc có thể được dùng làm “chất mồi” ban đầu, phối trộn với các chất thải thực vật, ủ đúng quy trình kỹ thuật dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí sẽ cho khí Biogas và phân hữu cơ sinh học. - Các nguyên liệu chứa lignhin như rơm rạ nên băm nhỏ và pha trộn trước khi đưa vào hầm ủ để phân huỷ. - Cách tính lượng Biogas sinh ra trong điều kiện yếm khí của các chất hữu cơ, có thể dùng công thức lý thuyết sau đây.
Y = 1/100(a – nd) (1) Trong đó: Y: Lượng Biogas sinh ra (m3) khi nạp 1g chất thải hữu cơ khô vào hầm Biogas. a: Khả năng phân huỷ lớn nhất của chất nạp vào hầm Biogas. n: Hệ số phụ thuộc vào độ ẩm chất nạp (Xem bảng 2.1) d: Liều lượng chất nạp (%). J,i,X: Tương ứng thành phần mỡ, cacbon, xenlulo trong 1g chất nạp.
: Xác định hệ số n và liều lượng chất nạp d. n 6 Tuy nhiên, lượng Biogas nhiều hay ít còn tuỳ thuộc rất lớn đến kết cấu và nhiệt độ của bể phân huỷ. Quy trình phân huỷ kỵ khí của chất hữu cơ diễn ra theo 3 giai đoạn sau : - Giai đoạn thuỷ phân (Hydrolysis) - Giai đoạn axit hoá (Acidgensis) - Giai đoạn Metan hoá (Methanogenesis) Ba giai đoạn này không hoàn toàn tách bạch nhau mà đan xen lẫn nhau.