Đánh giá hiện trạng sử dụng mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ khí sinh học biogas quy mô hộ gia đình tại xã bình dương huyện vĩnh tường tỉnh vĩnh phúc

Đánh giá hiện trạng sử dụng mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng biogas hộ gia đình tại Bình Dương, Vĩnh Tường, Vĩnh Phúc. Tìm hiểu hiệu quả thực tế.

• Tác giả: Lê Thị Bích
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thị Bích Hảo
• Trường học: Trường Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Đánh giá hiện trạng sử dụng mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ khí sinh học (Biogas) quy mô hộ gia đình tại xã Bình Dương - huyện Vĩnh Tường - tỉnh Vĩnh Phúc
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi
• 1.1.1. Chất thải chăn nuôi
• 1.1.2. Phân loại chất thải chăn nuôi
• 1.2. Tổng quan về công nghệ khí sinh học Biogas
• 1.2.1. Khái niệm về khí sinh học
• 1.2.2. Vai trò, tác dụng của khí sinh học Biogas
• 1.2.3. Hoạt động và cấu tạo của hầm ủ
• 1.2.4. Nguyên liệu sản xuất, các nhân tối ảnh hưởng đến quá trình lên men tạo khí
• 1.2.5. Các loại hầm ủ Biogas
• 1.3. Tình hình phát triển công nghệ hí sinh học Biogas tại Việt Nam
• 1.4. Tình hình phát triển công nghệ khí sinh học Biogas tại xã Bình Dương
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU – NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.1. Mục tiêu chung
• 2.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 2.2. Đối tượng – Phạm vi nghiên cứu
• 2.2.1. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Nôi dung nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp kế thừa tài liệu
• 2.4.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa
• 2.4.3. Phương pháp điều tra xã hội
• 2.4.4. Phương pháp phân tích số liệu
• 2.4.5. Phương pháp phân tích lợi ích chi phí (CBA)
• 3. CHƯƠNG 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 3.1. Vị trí địa lý
• 3.2. Điều kiện tự nhiên
• 3.2.1. Địa hình, đất đai
• 3.2.2. Thời tiết, khí hậu
• 3.2.3. Mạng lưới thủy văn
• 3.3. Điều kiện kinh tế, xã hội
• 3.3.1. Tình hình phát triển kinh tế
• 3.3.2. Tình hình dân số và lao động của xã trong 3 năm 2015 – 2017
• 3.3.3. Tình hình sử dụng đất đai
• 3.3.4. Cơ sở hạ tầng kỹ thuật
• 3.4. An ninh - chính trị
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Hiện trạng chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi tại xã Bình Dương - huyện Vĩnh Tường - tỉnh Vĩnh Phúc
• 4.1.1. Thực trạng hoạt động chăn nuôi của xã Bình Dương
• 4.1.2. Thực trạng chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi tại xã Bình Dương
• 4.1.3. Ảnh hưởng của hoạt động chăn nuôi đến môi trường xung quanh tại địa bàn xã
• 4.2. Hiện trạng sử dụng mô hình xử lý chất thải rắn chăn nuôi bằng công nghệ khí sinh học (Biogas) tại xã Bình Dương
• 4.2.1. Thực trạng sử dụng hầm Biogas
• 4.2.2. Đánh giá hiệu quả mô hình khí sinh học Biogas ở xã Bình Dương
• 4.2.3. Thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng mô hình Biogas
• 4.3. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng và phát triển mô hình xử lý tại khu vực nghiên cứu
• 4.3.1. Giải pháp quản lý
• 4.3.2. Giải pháp kỹ thuật
• 4.3.3. Giải pháp kinh tế
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Toàn cảnh mô hình xử lý chất thải chăn nuôi tại Bình Dương

Xã Bình Dương, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc là địa phương có ngành chăn nuôi phát triển mạnh, đóng vai trò mũi nhọn trong cơ cấu kinh tế. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng về quy mô đàn vật nuôi cũng kéo theo thách thức lớn về môi trường. Lượng chất thải khổng lồ từ hoạt động chăn nuôi nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và hệ sinh thái. Trước thực trạng đó, việc áp dụng công nghệ khí sinh học biogas quy mô hộ gia đình đã trở thành một giải pháp chiến lược. Mô hình này không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm mà còn biến chất thải thành năng lượng tái tạo từ chăn nuôi, góp phần xây dựng nền phát triển nông nghiệp bền vững. Bài viết này sẽ đi sâu vào đánh giá hiện trạng, phân tích hiệu quả và đề xuất các giải pháp nhằm tối ưu hóa việc sử dụng mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng biogas tại xã Bình Dương.

1.1. Giới thiệu về xã Bình Dương và tiềm năng ngành chăn nuôi

Bình Dương là một xã có vị trí địa lý thuận lợi, nằm giữa các vùng kinh tế phát triển của huyện Vĩnh Tường. Điều kiện tự nhiên với địa hình bằng phẳng, mạng lưới thủy văn phong phú đã tạo điều kiện cho nông nghiệp phát triển, đặc biệt là ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm. Theo thống kê giai đoạn 2015-2017, tổng đàn vật nuôi của xã luôn duy trì ở mức cao, với hàng chục ngàn con gia súc và gia cầm. Năm 2017, toàn xã có 55.627 con, bao gồm trâu, bò, lợn và gia cầm. Ngành chăn nuôi hộ gia đình Vĩnh Tường tại xã Bình Dương được xem là nguồn thu nhập chính của nhiều hộ dân. Tuy nhiên, chính sự phát triển này cũng là nguồn gốc của các vấn đề môi trường, đòi hỏi một giải pháp xử lý chất thải nông nghiệp hiệu quả và bền vững.

1.2. Sự cấp thiết của giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi bền vững

Hoạt động chăn nuôi quy mô lớn phát sinh một lượng chất thải khổng lồ hàng ngày. Theo tính toán từ tài liệu nghiên cứu, tổng khối lượng phân do gia súc, gia cầm trên địa bàn xã thải ra trong năm 2017 lên tới 11.026.182 kg. Lượng chất thải này nếu không được quản lý sẽ gây ra thực trạng ô nhiễm từ phân gia súc, làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, đất đai và không khí. Mùi hôi thối, ruồi nhặng phát triển mạnh là môi trường thuận lợi cho dịch bệnh lây lan, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người và vật nuôi. Do đó, việc tìm kiếm và nhân rộng mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bền vững không chỉ là yêu cầu về bảo vệ môi trường mà còn là yếu tố sống còn để đảm bảo sự phát triển ổn định cho ngành chăn nuôi và an sinh xã hội tại địa phương.

II. Thực trạng ô nhiễm từ chăn nuôi và thách thức môi trường

Trước khi mô hình biogas được áp dụng rộng rãi, tác động môi trường của chăn nuôi tại xã Bình Dương là một vấn đề nhức nhối. Phần lớn chất thải từ các hộ chăn nuôi được thải trực tiếp ra môi trường mà không qua xử lý. Phân và nước tiểu gia súc chảy tràn ra kênh mương, ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng. Mùi hôi thối nồng nặc bốc lên từ các chuồng trại và khu vực xung quanh, ảnh hưởng đến chất lượng không khí và cuộc sống sinh hoạt của người dân. Đây cũng là nguyên nhân chính dẫn đến sự bùng phát của ruồi, muỗi và các mầm bệnh truyền nhiễm. Tình trạng này đặt ra một thách thức lớn cho chính quyền địa phương trong việc cân bằng giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, đồng thời thúc đẩy việc tìm kiếm các giải pháp xử lý chất thải nông nghiệp hiệu quả.

2.1. Thống kê khối lượng chất thải rắn lỏng và khí phát sinh

Theo số liệu khảo sát và tính toán trong khóa luận, khối lượng chất thải từ hoạt động chăn nuôi tại xã Bình Dương là rất lớn. Cụ thể trong năm 2017, tổng khối lượng chất thải rắn (phân) là 11.026.182 kg. Tổng khối lượng chất thải lỏng (nước tiểu, nước rửa chuồng) ước tính khoảng 55.679 m³. Bên cạnh đó, lượng khí thải phát sinh, chủ yếu là CH4 và CO2, lên tới gần 180 triệu m³. Những con số này cho thấy quy mô phát thải khổng lồ, là nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng nếu không có biện pháp quản lý và xử lý kịp thời. Thực trạng ô nhiễm từ phân gia súc không chỉ giới hạn ở mùi hôi mà còn là nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh trong đất và nước.

2.2. Tác động tiêu cực đến môi trường đất nước và không khí

Chất thải chăn nuôi chưa qua xử lý đã gây ra những hệ lụy nghiêm trọng. Đối với môi trường nước, các hợp chất hữu cơ, Nito, Photpho dư thừa gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa, làm suy giảm chất lượng nước và hủy hoại hệ sinh thái thủy sinh. Đối với môi trường đất, việc lạm dụng phân tươi làm đất bị chai cứng, tích tụ mầm bệnh và kim loại nặng. Nghiêm trọng nhất là môi trường không khí, nơi người dân phải chịu đựng mùi hôi thối thường xuyên, gây ra các bệnh về đường hô hấp. Tình trạng giảm thiểu ô nhiễm môi trường nông thôn trở thành một bài toán cấp bách, đòi hỏi sự vào cuộc của cả cộng đồng và các cấp chính quyền để bảo vệ sức khỏe người dân.

III. Giải pháp công nghệ khí sinh học biogas cho chăn nuôi hộ

Để giải quyết vấn đề ô nhiễm, công nghệ khí sinh học biogas đã được triển khai và nhân rộng tại xã Bình Dương như một giải pháp tối ưu. Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý phân hủy yếm khí các chất hữu cơ trong phân và nước thải chăn nuôi để tạo ra khí metan (CH4), một loại khí gas sinh học có thể sử dụng làm nhiên liệu. Mô hình này không chỉ xử lý hiệu quả chất thải mà còn mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Khí gas được dùng để đun nấu, thắp sáng, giúp các hộ gia đình tiết kiệm đáng kể chi phí nhiên liệu. Phụ phẩm sau quá trình phân hủy là phân bón hữu cơ sau xử lý, giàu dinh dưỡng và an toàn cho cây trồng, góp phần cải tạo đất và giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học. Đây là một ví dụ điển hình của mô hình kinh tế tuần hoàn trong nông nghiệp.

3.1. Nguyên lý vận hành hầm biogas và cấu tạo cơ bản

Quá trình tạo khí gas sinh học là một chuỗi phản ứng sinh hóa phức tạp diễn ra trong môi trường yếm khí, được thực hiện bởi các nhóm vi sinh vật khác nhau. Về cơ bản, quá trình này chia thành 3 giai đoạn chính: thủy phân, axit hóa và metan hóa. Các chất hữu cơ phức tạp trong phân gia súc được phân giải thành các chất đơn giản hơn, và cuối cùng tạo ra khí metan (CH4) và cacbonic (CO2). Một hầm biogas tiêu chuẩn thường bao gồm các bộ phận chính: cửa nạp nguyên liệu, bể phân giải (nơi diễn ra quá trình lên men), bể chứa khí, cửa xả bã thải và hệ thống ống dẫn khí. Việc vận hành hầm biogas đúng kỹ thuật là yếu tố quyết định đến hiệu quả sinh khí và tuổi thọ của công trình.

3.2. Các loại bể biogas quy mô nông hộ phổ biến tại địa phương

Tại xã Bình Dương, nhiều loại bể biogas quy mô nông hộ đã được áp dụng, tùy thuộc vào điều kiện kinh tế và quy mô chăn nuôi của từng gia đình. Phổ biến nhất là hầm xây bằng gạch theo mẫu KT1, KT2 (nắp vòm cố định) với độ bền cao và chi phí hợp lý. Gần đây, mô hình hầm biogas composite đúc sẵn cũng ngày càng được ưa chuộng nhờ ưu điểm thi công nhanh, gọn, độ kín khí tốt và dễ dàng di chuyển khi cần thiết. Ngoài ra, một số hộ còn sử dụng túi biogas bằng nhựa dẻo Polyethylene do chi phí đầu tư thấp. Mỗi loại hầm đều có những ưu và nhược điểm riêng, nhưng tất cả đều hướng đến mục tiêu chung là xử lý chất thải hiệu quả và tận dụng nguồn năng lượng tại chỗ.

IV. Đánh giá hiện trạng sử dụng mô hình biogas tại Vĩnh Tường

Việc ứng dụng công nghệ khí sinh học biogas tại xã Bình Dương đã đạt được những kết quả đáng khích lệ. Theo báo cáo của UBND xã, tính đến cuối năm 2017, toàn xã đã xây dựng được 586 hầm biogas, phân bổ đều trên 8 thôn. Con số này cho thấy sự hưởng ứng tích cực của người dân đối với mô hình. Các chương trình, dự án hỗ trợ từ chính quyền địa phương, đặc biệt là chính sách hỗ trợ nông dân, đã đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy và nhân rộng mô hình này. Khảo sát thực tế tại 50 hộ gia đình cho thấy đa số các hầm biogas đều đang hoạt động tốt, cung cấp đủ lượng khí gas cho nhu cầu đun nấu hàng ngày. Điều này chứng minh hiệu quả mô hình biogas trong việc giải quyết đồng thời hai bài toán: môi trường và năng lượng.

4.1. Thống kê số lượng và tình hình vận hành thực tế hầm biogas

Sự phát triển của mô hình biogas tại Bình Dương có thể chia thành nhiều giai đoạn. Trước năm 2005, các hầm được xây dựng tự phát. Từ năm 2006, các dự án hỗ trợ của tỉnh Vĩnh Phúc đã tạo ra một cú hích lớn. Giai đoạn 2013-2015 và 2016-2020 chứng kiến sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng. Đến cuối năm 2017, toàn xã có 586 hầm. Quá trình vận hành hầm biogas của các hộ dân nhìn chung khá ổn định. Nguồn nguyên liệu đầu vào chủ yếu là phân lợn, phân trâu bò, đảm bảo hoạt động liên tục cho bể. Tuy nhiên, vẫn còn một số khó khăn liên quan đến kỹ thuật bảo trì, xử lý sự cố tắc nghẽn hoặc lượng gas không ổn định, đòi hỏi cần có sự hướng dẫn và hỗ trợ kỹ thuật thường xuyên hơn.

4.2. Khảo sát thực tế quy mô chăn nuôi tại các hộ gia đình

Kết quả khảo sát 50 hộ sử dụng biogas cho thấy quy mô chăn nuôi là yếu tố quyết định đến việc đầu tư và hiệu quả của hầm. Đa số các hộ đều là những hộ chăn nuôi hộ gia đình Vĩnh Tường có quy mô vừa và nhỏ, phù hợp với thể tích hầm phổ biến từ 7-15m³. Các hộ này có đủ lượng chất thải hàng ngày để cung cấp cho hầm, đảm bảo sinh khí đều đặn. Nhân khẩu bình quân mỗi hộ là 6,74 người, với số lao động trung bình là 3,14 người, cho thấy nguồn nhân lực dồi dào để phát triển kinh tế gia đình. Việc lựa chọn thể tích bể biogas quy mô nông hộ phù hợp với số lượng vật nuôi là chìa khóa để tối ưu hóa hiệu quả đầu tư và sử dụng.

V. Phân tích hiệu quả mô hình biogas về kinh tế và môi trường

Mô hình biogas đã chứng tỏ hiệu quả vượt trội trên nhiều phương diện. Về kinh tế, lợi ích rõ ràng nhất là việc tiết kiệm chi phí mua nhiên liệu chất đốt như gas công nghiệp, than, củi. Bên cạnh đó, bã thải biogas là nguồn phân bón hữu cơ chất lượng cao, giúp giảm chi phí mua phân bón hóa học và tăng năng suất cây trồng. Về môi trường, đây là giải pháp triệt để nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nông thôn. Việc xử lý chất thải tại nguồn giúp làm sạch không khí, nguồn nước, hạn chế ruồi muỗi và dịch bệnh. Về xã hội, mô hình cải thiện đáng kể chất lượng cuộc sống, giảm gánh nặng công việc cho phụ nữ, và góp phần đảm bảo an ninh năng lượng nông thôn. Những lợi ích kinh tế xã hội của biogas là không thể phủ nhận.

5.1. Lợi ích kinh tế Tiết kiệm chi phí và tạo năng lượng tái tạo

Theo kết quả phỏng vấn các hộ điều tra, chi phí chất đốt hàng tháng trước khi sử dụng biogas dao động lớn. Sau khi lắp đặt hầm biogas, hầu hết các hộ đều tiết kiệm được một khoản chi phí đáng kể. Nguồn năng lượng tái tạo từ chăn nuôi này không chỉ phục vụ đun nấu mà một số hộ còn sử dụng để thắp sáng hoặc chạy bình nóng lạnh. Ngoài ra, việc tận dụng phân bón hữu cơ sau xử lý từ bã thải giúp các hộ gia đình tiết kiệm tiền mua phân bón, đồng thời tạo ra nông sản sạch, an toàn hơn, góp phần nâng cao giá trị kinh tế. Các chỉ số phân tích lợi ích - chi phí (CBA) cho thấy đây là một khoản đầu tư hiệu quả và có khả năng hoàn vốn nhanh.

5.2. Lợi ích môi trường Giảm ô nhiễm và phát thải khí nhà kính

Đây là lợi ích lớn nhất và có tác động sâu rộng nhất. Việc thu gom và xử lý toàn bộ phân, nước tiểu trong hầm biogas đã giải quyết triệt để tình trạng ô nhiễm mùi hôi, ô nhiễm nguồn nước và đất. Khảo sát ý kiến người dân cho thấy 100% các hộ đều đánh giá chất lượng môi trường sống được cải thiện rõ rệt sau khi sử dụng biogas. Hơn nữa, quá trình phân hủy yếm khí chuyển hóa khí metan (CH4) - một loại khí nhà kính có khả năng gây hiệu ứng nóng lên toàn cầu cao gấp nhiều lần CO2 - thành năng lượng hữu ích. Điều này góp phần trực tiếp vào việc giảm phát thải khí nhà kính, thực hiện cam kết quốc gia về biến đổi khí hậu.

VI. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả và phát triển mô hình

Để mô hình biogas tại xã Bình Dương phát huy tối đa hiệu quả và được nhân rộng hơn nữa, cần có những giải pháp đồng bộ. Về mặt quản lý, chính quyền địa phương cần tiếp tục duy trì và mở rộng các chính sách hỗ trợ nông dân, đặc biệt là các hộ có quy mô chăn nuôi nhỏ hoặc gặp khó khăn về vốn. Về kỹ thuật, cần tổ chức các lớp tập huấn, hướng dẫn kỹ thuật vận hành hầm biogas đúng cách, cách xử lý sự cố và tận dụng hiệu quả các sản phẩm đầu ra. Về kinh tế, cần có cơ chế khuyến khích liên kết, tạo thành các mô hình kinh tế tuần hoàn lớn hơn. Những giải pháp này sẽ góp phần đưa công nghệ khí sinh học trở thành một trụ cột trong phát triển nông nghiệp bền vững tại địa phương.

6.1. Các giải pháp kỹ thuật và quản lý vận hành hầm biogas

Để nâng cao hiệu quả, cần tăng cường công tác tập huấn kỹ thuật cho người dân. Nội dung tập huấn nên tập trung vào các vấn đề như: tỷ lệ pha loãng nguyên liệu đầu vào, cách kiểm tra và xử lý rò rỉ khí, phương pháp bảo dưỡng định kỳ, và cách sử dụng bã thải biogas làm phân bón một cách hiệu quả nhất. Cần thành lập các tổ, đội dịch vụ kỹ thuật tại địa phương để hỗ trợ người dân kịp thời khi có sự cố. Bên cạnh đó, việc áp dụng các công nghệ mới như hầm biogas composite hay các thiết bị đo áp suất, lọc khí H2S cũng cần được khuyến khích để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.

6.2. Chính sách hỗ trợ nông dân và định hướng phát triển tương lai

Chính sách hỗ trợ cần được thực hiện một cách linh hoạt và đa dạng. Ngoài hỗ trợ tài chính ban đầu, cần có các chính sách hỗ trợ về kỹ thuật, cung cấp giống vi sinh vật hiệu suất cao và kết nối thị trường cho các sản phẩm nông nghiệp sạch được sản xuất từ phân bón biogas. Trong tương lai, cần định hướng phát triển mô hình biogas theo hướng liên kết các hộ chăn nuôi nhỏ thành các cụm xử lý tập trung, hoặc phát triển các mô hình lớn hơn để phát điện, phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt chung. Điều này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu quả mô hình biogas mà còn thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn, đóng góp vào sự phát triển chung của toàn xã.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp với khoảng 70% số dân sống ở vùng nông thôn. Sản xuất nông nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế - xã hội nƣớc ta. Những năm qua, ngành chăn nuôi phát triển khá mạnh về cả số lƣợng lẫn quy mô. Tuy nhiên, việc chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ, thiếu quy hoạch, nhất là các v ng dân cƣ đông đúc đã gây ra ô nhiễm môi trƣờng ngày càng trầm trọng.

Ô nhiễm môi trƣờng do chăn nuôi gây nên chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy hông đúng ỹ thuật. Đặc biệt chất thải gia súc có mùi hôi, thối làm ô nhiễm nguồn nƣớc, hông hí và đất, ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng sống và sức khỏe của cộng đồng dân cƣ. Hiện nay, có nhiều biện pháp để xử lý chất thải từ gia súc nhƣ: hệ thống Biogas, bể chứa phân, bón phân đã xử lý vào đất, sử dụng cây xanh để hấp thụ chất thải,. Trong đó, xây dựng hệ thống Biogas là một giải pháp xử lý chất thải từ chăn nuôi tốt nhất và hiệu quả nhất.

Biogas biến đổi chất thải từ gia súc thành nguồn năng lƣợng có thể d ng để đun nấu,sƣởi ấm, thắp sáng, tạo nguồn phân bón sạch cho cây trồng làm sạch môi trƣờng. Hiện nay, nƣớc ta đã áp dụng một số mô hình Biogas của các nƣớc Trung Quốc, Ấn Độ, Colombia. có hiệu quả và đƣợc bà con nông dân ủng hộ. Việc ứng dụng rộng rãi mô hình trên cả nƣớc, nhất là v ng nông thôn đã phần nào giải quyết đƣợc vấn đề trên.

Bình Dƣơng là một xã của huyện Vĩnh Tƣờng có ngành chăn nuôi phát triển sự gia tăng mạnh mẽ về số lƣợng đàn gia súc, gia cầm, chất thải từ hoạt động chăn nuôi cũng đang ngày một tăng lên gây ô nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng đến cuộc sống của ngƣời dân. Để khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trƣờng trong chăn nuôi nói chung và chăn nuôi lợn, nuôi trâu, bò nói riêng ở xã Bình Dƣơng, ngƣời dân đã ứng dụng công nghệ hầm ủ Biogas, bƣớc đầu đã mang lại những kết quả khả quan nhƣ: hạn chế sự ô nhiễm môi trƣờng xung quanh, hạn chế đƣợc tình hình dịch, bệnh lây lan, tạo ra nguồn khí gas làm chất đốt, tạo ra nguồn điện thắp sáng,. Có thể thấy việc ngƣời dân sử dụng hầm ủ Biogas trong chăn nuôi ngày càng cao do những lơi ích nó mag lại, tính đến năm 2017 đã có 586 hầm Biogas đƣợc xây dựng trên địa bàn xã. 1 Để làm rõ hơn điều này, tôi đã chọn đề tài: “Đánh giá hiện trạng sử dụng mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ khí sinh học (Biogas) quy mô hộ gia đình tại xã Bình Dƣơng - huyện Vĩnh Tƣờng - tỉnh Vĩnh Phúc.

Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể đƣợc sử dụng nhƣ một cơ sở thực tiễn cho việc nâng cao hiệu quả quản lý và sử dụng công nghệ Biogas của địa phƣơng trong tƣơng lai. 2 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về chất thải chăn nuôi 1.1 Chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi là những chất thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi nhƣ phân, nƣớc tiểu, thức ăn thừa, xác súc vật, nƣớc vệ sinh chuồng trại,…Chất thải trong chăn nuôi có nhiều chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật có khả năng gây bệnh cho vật nuôi, con ngƣời. Các chất thải chăn nuôi đƣợc phát sinh chủ yếu từ: - Chất thải của bản thân gia súc, gia cầm nhƣ phân, nƣớc tiểu, lông, vảy da và các phủ tạng loại thải của gia súc, gia cầm. - Nƣớc thải từ quá trình tắm gia súc, rửa chuồng hay rửa dụng cụ và thiết bị chăn nuôi, nƣớc làm mát hay từ các hệ thống dịch vụ chăn nuôi… - Thức ăn thừa, các vật dụng chăn nuôi, thú y bị loại ra trong quá trình chăn nuôi.

- Bệnh phẩm thú y, xác gia súc, gia cầm chết. - Bùn lắng từ các mƣơng dẫn, hố chứa hay lƣu trữ và chế biến hay xử lý chất thải.2 Phân loại chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi đƣợc chia làm 3 loại: Chất thải rắn, chất thải lỏng, chất thải khí. a) Chất thải rắn Chất thải rắn là hỗn hợp các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh cho ngƣời và gia súc khác. Chất thải rắn gồm phân, thức ăn thừa của gia súc, gia cầm vật liệu lót chuồng, xác súc vật chết.

Chất thải rắn có độ ẩm từ 56-83% tùy theo phân của các loài gia súc gia cầm khác nhau và có tỉ lệ NPK cao.Xác súc vật chết do bệnh, do bị dẫm đạp, đè chết, do sốc nhiệt, cần đƣợc thu gom và xử lý triệt để. (Vũ Đình Tôn, 2011) 3  Phân Phân là sản phẩm loại thải của quá trình tiêu hoá của gia súc, gia cầm bị bài tiết ra ngoài qua đƣờng tiêu hóa. Chính vì vậy phân gia súc là sản phẩm dinh dƣỡng tốt cho cây trồng hay các loại sinh vật khác nhƣ cá, giun,… Thành phần hoá học của phân bao gồm: - Các chất hữu cơ gồm các chất protein, carbonhydrate, chất béo và các sản phẩm trao đổi của chúng. - Các chất vô cơ bao gồm các hợp chất hoáng (đa lƣợng, vi lƣợng).

- Nƣớc (H20): là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất, chiếm 65 – 80% khối lƣợng của phân. - Dƣ lƣợng của thức ăn bổ sung cho gia súc, gồm các thuốc kích thích tăng trƣởng, các hormone hay dƣ lƣợng kháng sinh… - Các men tiêu hóa của bản thân gia súc, chủ yếu là các men tiêu hóa sau khi sử dụng bị mất hoạt tính và đƣợc thải ra ngoài… - Các mô và chất nhờn tróc ra từ niêm mạc đƣờng tiêu hoá. - Các thành phần tạp từ môi trƣờng thâm nhập vào thức ăn trong quá trình chế biến thức ăn hay quá trình nuôi dƣỡng gia súc (cát, bụi,…). - Các yếu tố gây bệnh nhƣ các vi khuẩn hay ký sinh trùng bị nhiễm trong đƣờng tiêu hoá gia súc hay trong thức ăn.

(Bùi Hữu Đoàn, 2011)  Xác gia súc, gia cầm chết Xác gia súc, gia cầm chết là một loại chất thải đặc biệt của chăn nuôi. Thƣờng các gia súc, gia cầm chết do các nguyên nhân bệnh lý, cho nên chúng là một nguồn phát sinh ô nhiễm nguy hiểm, dễ lây lan các dịch bệnh. Xác gia súc chết có thể bị phân hủy tạo nên các sản phẩm độc. Các mầm bệnh và độc tố có thể đƣợc lƣu giữ trong đất trong thời gian dài hay lan truyền trong môi trƣờng nƣớc và không khí, gây nguy hiểm cho ngƣời, vận nuôi và khu hệ sinh vật trên cạn hay dƣới nƣớc.

4  Thức ăn thừa, ổ lót chuồng và các chất thải khác Trong các chuồng trại chăn nuôi, ngƣời chăn nuôi thƣờng dùng rơm, rạ hay các chất độn hác,… để lót chuồng. Sau một thời gian sử dụng, những vật liệu này sẽ đƣợc thải bỏ đi. Loại chất thải này tuy chiếm khối lƣợng không lớn, nhƣng chúng cũng là một nguồn gây ô nhiễm quan trọng, do phân, nƣớc tiểu các mầm bệnh có thể bám theo chúng. b) Chất thải lỏng Chất thải lỏng có khối lƣợng lớn, thƣờng xuất hiện khi bà con vệ sinh chuồng trại, tắm rửa cho vật nuôi cùng với nƣớc tiểu.

Đây là loại chất thải khó xử lý, khó xử dụng hiện nay, và thƣờng có tác động xấu tới môi trƣờng. Thành phần của chất thải lỏng rất phong phú, chúng bao gồm các chất rắn ở dạng lơ lửng, các chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ, trong đó nhiều nhất là các hợp chất chứa nitơ và photpho. Chất thải lỏng còn chứa rất nhiều vi sinh vật, ký sinh trùng, nấm, nấm men và các yếu tố gây bệnh sinh học khác. 1 Một số chỉ tiêu của nƣớc thải chăn nuôi lợn STT Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ 1 Độ màu Pt - Co 350 – 870 2 Độ đục Mg/l 420 – 550 3 BOD5 Mg/l 3500 – 9800 4 COD Mg/l 5000 - 120000 5 SS Mg/l 680 - 1200 6 Ptổng Mg/l 36 – 72 7 Ntổng Mg/l 220 - 460 8 Dầu mỡ Mg/l 5 - 58 (Nguồn: Trương Thanh Cảnh và những người khác, 1997, 1998) 5 c) Chất thải khí Chăn nuôi là một ngành sản xuất tạo ra nhiều loại khí thải nhất.

Theo Hobbs và cộng sự (1995), có tới trên 170 chất khí có thể sinh ra từ chăn nuôi, điển hình là các khí CO2, CH4, NH3, NO2, N2O, NO, H2S, indol, schatol mecaptan…và hàng loạt các khí gây mùi khác. Hầu hết các khí thải chăn nuôi có thể gây độc cho gia súc, cho con ngƣời và môi trƣờng. Chất thải khí sinh ra do hô hấp của vật nuôi, mùi hôi từ chuồng nuôi, thƣờng đƣợc tạo thành bởi quá trình yếm khí, hiếu khí của chất thải. Quá trình thối rữa của các chất hữu cơ trong phân, nƣớc tiểu…sẽ sinh ra hí độc, loại khí này tạo ra mùi hôi khó chịu.2 Tổng quan về công nghệ khí sinh học Biogas 1.1 Khái niệm về khí sinh học Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí metan (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ.

Thành phần chính của Biogas là CH4 (60 - 70%) và CO2 (30 - 40%) còn lại là các chất hác nhƣ hơi nƣớc N2, O2, H2S, CO… đƣợc thuỷ h phân trong môi trƣờng yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 - 400C. CH4 có số lƣợng lớn và là khí chủ yếu tạo ra năng lƣợng khí đốt.2 Vai trò, tác dụng của khí sinh học Biogas [9] a) Cung cấp năng lƣợng sạch KSH có thành phần chủ yếu là khí mê-tan chiếm gần 60%, CO2 chiếm gần 40% và là một hí cháy đƣợc, khi cháy ngọn lửa có màu lơ nhạt và không 6 có khói. Vì thế KSH là một loại nhiên liệu sạch sử dụng cho đun nấu và thắp sáng rất thuận tiện. Ngoài ra cũng có thể sử dụng làm nhiên liệu thay thế xăng dầu chạy các động cơ đốt trong để phát điện, kéo các máy công tác.

ở những vùng thiếu nhiên liệu. KSH còn đƣợc d ng để sấy chè, ấp trứng, sƣởi ấm gà con, chạy tủ lạnh hấp phụ và rất hiệu quả khi phối hợp với hầm mát để bảo quản hoa quả tƣơi, ngâm hạt giống. b) Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng Đun nấu bằng KSH không khói bụi, nóng bức. Do vậy giảm các bệnh về phổi và mắt.

Các thiết bị KSH gia đình thƣờng đƣợc nối với nhà xí. Chất 6 thải ngƣời và động vật đƣa vào đây để xử lý nên hạn chế mùi hôi thối. Ruồi nhặng không có chỗ để phát triển.