Đặt vấn đề Trong bối cảnh tài nguyên năng lượng hóa thạch trên thế giới ngày càng cạn kiệt, năng lượng mới tái tạo đã và đang trở thành mối quan tâm không phải chỉ riêng mỗi quốc gia nào mà trở thành vấn đề toàn cầu. Một trong những năng lượng gần gũi nhất với chúng ta đó là năng lượng có từ sự phân hủy của các loại phân chuồng gia súc như trâu, bò, lợn… đó chính là năng lượng khí sinh học hay còn gọi là Biogas. Biogas là nguồn năng lượng sạch đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Công nghệ Biogas không những giải quyết được tình trạng ô nhiễm môi trường mà còn cung cấp nguồn năng lượng sạch phục vụ đun nấu, thắp sáng trong gia đình góp phần quan trọng đảm bảo an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường.
Ở nước ta, ngành chăn nuôi đã có nhiều bước phát triển mạnh góp phần không nhỏ trong việc phát triển kinh tế và tăng thu nhập cho người nông dân, giúp người nông dân làm giàu, nâng cao mức sống. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của đàn gia súc cùng với lượng chất thải khổng lồ thải ra mỗi ngày cũng đã gây ra áp lực lớn lên môi trường. Việc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ khí sinh học là một giải pháp hiệu quả phù hợp với tình hình Việt Nam để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường, cung cấp nguồn chất đốt, tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả ở các vùng nông thôn. Nhu cầu sử dụng công nghệ biogas cho các hộ gia đình chăn nuôi ở vùng nông thôn là rất lớn.
Na Hang là một huyện miền núi vùng cao, chủ yếu người dân sống dựa vào hoạt động trồng trọt, chăn nuôi gia súc, gia cầm. Chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường đang là một vấn đề bức xúc đòi hỏi phải có biện pháp giải quyết hiệu quả. Hoạt động chăn nuôi trên địa bàn chủ yếu là chăn nuôi lợn với lượng phân thải ra rất lớn và nặng mùi khó chịu, ngoài ra còn có các loại chất phụ phẩm như thức ăn thừa, chất độn chuồng… Các loại chất thải này không được xử lý triệt để gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân. n 2 Qua quá trình tìm hiểu và tiếp cận với công nghệ biogas thì công nghệ này đã và đang trở thành giải pháp hữu hiệu được người dân đón nhận tích cực để giải quyết vấn đề trên.
Đề tài “Khảo sát tình hình sử dụng hầm ủ biogas và hiệu quả của mô hình trong việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại thị trấn Na Hang-Huyện Na Hang-Tỉnh Tuyên Quang” để đánh giá những lợi ích mà biogas mang lại qua đó nâng cao hiệu quả sử dụng và mở rộng phạm vi ứng dụng hơn nữa.2 Mục tiêu của đề tài - Đánh giá tình hình chăn nuôi và xử lý chất thải chăn nuôi của các hộ gia đình trên địa bàn thị trấn Na Hang. - Đánh giá tình hình ứng dụng hầm ủ biogas để xử lý chất thải chăn nuôi tại thị trấn Na Hang. - Đánh giá hiệu quả môi trường và kinh tế mà mô hình mang lại. - Đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của hầm biogas.3 Yêu cầu của đề tài - Đưa ra được điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của thị trấn Na Hang.
- Đảm bảo thông tin, số liệu đầy đủ, chính xác. - Phản ánh đúng tình trạng quản lý, sử dụng hầm biogas tại địa phương. - Các giải pháp đánh giá khả thi phù hợp với điều kiện của địa phương.4 Ý nghĩa của đề tài Trong học tập và nghiên cứu khoa học: - Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này. - Vận dụng và phát huy được những kiến thức đã học vào nghiên cứu khoa học.
Trong thực tiễn: - Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao sự hiểu biết, quan tâm và ủng hộ của người dân về việc sử dụng hầm biogas trong sinh hoạt và sản xuất. - Làm căn cứ cho cơ quan chức năng tăng cường công tác tuyên truyền cho người dân về bảo vệ môi trường nông thôn. - Đề xuất các biện pháp quản lý và kỹ thuật để nâng cao hiệu quả sử dụng của hầm Bogas. n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lý luận của đề tài 2.1 Các khái niệm Chất thải là những chất không còn được sử dụng cùng với những chất độc được xuất ra từ chúng.
Chất thải của động vật trong chăn nuôi nông nghiệp là nguồn nguyên liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hóa sinh học để tạo Biogas. Khối lượng chất thải phát sinh có sự khác nhau, tùy theo từng loại gia súc, gia cầm, điều kiện chăn nuôi, đặc điểm chuồng trại và đặc điểm ngành của từng quốc gia. Biogas (khí sinh học) là một loại khí được sinh ra khi chất thải động vật và các chất hữu cơ (phụ phẩm nông nghiệp) bị lên men trong điều kiện kỵ khí. Vi sinh vật phân hủy các chất tổng hợp và khí được sinh ra.
Biogas là hỗn hợp bao gồm metan, cacbon dioxit, nito, hydro sunfua… 2.2 Những ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi. Chất thải chăn nuôi là nguyên nhân gây ô nhiễm lớn cho môi trường tự nhiên, các khí thải từ vật nuôi chiếm tỉ trọng lớn trong các khí thải gây nên hiệu ứng nhà kính. Theo báo cáo của FAO, chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lượng Nito oxit (NO2) trong khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp thu năng lượng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2.
Động vật nuôi còn thải ra 9% lượng khí CO2 toàn cầu, 37% lượng khí Methane (CH4)_ loại khí có khả năng giữ nhiệt cao gấp 23 lần khí CO2. Theo thống kê năm 2010 của Cục chăn nuôi, cả nước có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình và 18000 trang trại nuôi tập trung với tổng đàn 300 triệu con gia cầm và hơn 37 triệu con gia súc, nguồn chất thải từ chăn nuôi ước khoảng 84,45 triệu tấn. Trong đó có khoảng 5 – 20% được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp dưới dạng phân tươi hoặc ủ thủ công, số phân còn lại được thải trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm môi trường. n 4 Hiện nay, còn nhiều trang trại chăn nuôi lợn, bò hàng ngày thải ra một lượng lớn chất thải không được xử lý và đổ trực tiếp vào hệ thống thoát nước, kênh mương làm ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt, sản xuất của người dân, làm tăng tỉ lệ người mắc bệnh tiêu chảy và các bệnh về da liễu.
Ô nhiễm do chất thải chăn nuôi không chỉ ảnh hưởng nặng tới môi trường sống dân cư mà còn gây ô nhiễm nguồn nước, tài nguyên đất và ảnh hưởng lớn đến kết quả sản xuất chăn nuôi. Các hoạt động gây ô nhiễm do chăn nuôi vẫn đang tiếp tục diễn ra ở nhiều nơi trên cả nước. Tình trạng chăn nuôi thả rông, chăn thả trên đất dốc, đầu nguồn nước… còn khá phổ biến đã làm tăng diện tích đất xói mòn, suy giảm chất lượng nước, giảm thiểu khả năng sản xuất nông nghiệp. Ô nhiễm môi trường còn dễ dàng làm phát sinh dich bệnh ảnh hưởng không nhỏ đến kết quả chăn nuôi.
Trong những năm gần đây một số loại dịch bệnh nguy hiểm trên đàn gia súc, gia cầm đã bùng phát trên diện rộng như dịch lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn, dịch cúm gia cầm… đã gây ra thiệt hại lớn cho ngành chăn nuôi, ảnh hưởng trực tiếp đến kinh tế của các hộ gia đình chăn nuôi. Một trong những nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự bùng phát của dịch bệnh đó là tình trạng ô nhiễm môi trường ở chính trong khu vực chuồng trại và khu vực lân cận mà thường là do chất thải chăn nuôi của chính cơ sở đó gây nên. Ngoài ra, ngành chăn nuôi còn làm giảm lượng nước bổ sung cho các mạch nước ngầm do mất rừng và đất bị thoái hóa, chai cứng giảm khả năng thẩm thấu. Tất cả các tác động tiêu cực của ngành chăn nuôi đến môi trường dẫn đến một kết quả tất yếu là làm suy giảm đa dạng sinh học.
Rõ ràng ngành chăn nuôi phát triển nếu không đi kèm với các biện pháp xử lý chất thải sẽ làm môi trường sống của con người xuống cấp nhanh chóng. Môi trường bị ô nhiễm lại tác động trực tiếp vào sức khỏe vật nuôi, phát sinh dịch bệnh, gây khó khăn trong công tác quản lý, giảm năng suất. Đó không phải là sự phát triển bền vững mà Việt Nam cũng như cả thế giới đang hướng tới.3 Đặc điểm của chất thải chăn nuôi lợn Các loại chất thải chăn nuôi bao gồm: - Phân từ gia súc, gia cầm. - Chất độn chuồng.
n 5 - Nước thải từ chuồng trại: Nước tiểu, nước tắm gia súc, nước vệ sinh chuồng trại. - Các thức ăn chăn nuôi thừa. - Phế phẩm nông nghiệp: Lá cây, cành cây, vỏ, hạt… Phân từ gia súc: Là những thành phần từ thức ăn, nước uống mà cơ thể gia súc không thể hấp thụ được và thải ra ngoài cơ thể. Phân gồm những thành phần: + Những dưỡng chất không tiêu hóa được của quá trình tiêu hóa vi sinh.
+ Các chất cặn bã của hệ tiêu hóa (trypsin, pepsin…), các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài. + Các loại vi sinh vật trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân. Lượng phân: Lượng phân thải ra trong một ngày đêm phụ thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần ăn. Lượng phân lợn thải ra mỗi ngày có thể ước tính 6 – 8% trọng lượng vật nuôi.
Lượng phân thải ra trung bình của lợn trong 24h được thể hiện trong bảng: Bảng 2.1 Ước lượng chất thải phát sinh từ một số loài vật nuôi Khối lượng chất thải có Khối lượng chất thải Loại vật nuôi khả năng thu gom phát sinh (kg/con/ngày) (kg/con/ngày) Trâu, bò 10 – 15 5–8 Lợn 1,3 0,3 Cừu 0,75 0,25 Gia cầm 0,75 0,75 Thành phần trong phân lợn Những chất không tiêu hóa được hoặc những chất thoát khỏi sự tiêu hóa của vi sinh vật hay các men tiêu hóa, các khoáng chất cơ thể không sử dụng được. Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa: trypsin, pepsin… Các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài. Các VSV bị nhiễm trong thức ăn, ruột: vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán… bị tống ra ngoài. n 6 Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào các yếu tố: Thành phần dưỡng chất của thức ăn, nước uống.
Độ tuổi của lợn.