Luận Văn Thạc Sĩ: Khảo Sát Khả Năng Sinh Khí Metan CH4 Từ Phân Heo Và Lục Bình

Luận văn thạc sĩ công nghệ môi trường khảo sát khả năng sinh khí metan CH4 từ phân heo và lục bình, ứng dụng trong xử lý chất thải và sản xuất năng lượng tái tạo.

• Tác giả: Nguyen Huu Phong
• Người hướng dẫn: TS. Đặng Vũ Bích Hạnh
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Môi Trường
• Đề tài: Khảo sát khả năng sinh khí metan (CH4) từ phân heo và lục bình
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TỔNG QUAN
• 2.1. Khái niệm cơ bản về biogas
• 2.2. Khả năng sinh khí metan từ phân heo và lục bình
• 2.3. Các phương pháp xử lý lục bình
• 2.4. Tổng quan các nghiên cứu liên quan
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả điều tra nhu cầu thiết bị sản xuất biogas
• 3.1.1. Thông tin về cuộc điều tra
• 3.1.2. Nhu cầu hầm ủ biogas
• 3.1.3. Mức độ hài lòng với thiết bị sản xuất biogas
• 3.1.4. Kết quả thăm dò ý kiến
• 3.2. Kết quả thí nghiệm theo mẻ và bán liên tục
• 3.2.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nguyên liệu đầu vào
• 3.2.2. Kết quả thí nghiệm nạp theo mẻ
• 3.2.3. Biến đổi thể tích biogas sản sinh theo thời gian
• 3.2.4. Thành phần khí trong biogas
• 3.2.5. Nghiên cứu sự thay đổi của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khí
• 3.2.6. Năng suất sinh khí
• 3.2.7. Kết quả thí nghiệm nạp bán liên tục
• 3.2.7.1. Biến đổi thể tích biogas theo thời gian
• 3.2.7.2. Thành phần khí trong biogas
• 3.2.7.3. Sự thay đổi của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khí
• 3.2.7.4. Năng suất sinh khí
• 3.3. Kết quả thí nghiệm tương tự về khả năng sinh khí metan từ phân heo, lục bình và một số ứng dụng
• 3.3.1. Thành phần hoá học nguyên liệu dùng trong các thí nghiệm và ứng dụng
• 3.3.2. Khả năng sinh khí metan từ lục bình tươi trong điều kiện nạp bán liên tục
• 3.3.3. Khả năng sinh khí metan từ nước ép lục bình trong điều kiện nạp bán liên tục
• 3.3.4. Mô hình thí điểm tại hầm biogas 100 lít
• 3.3.5. Mô hình ứng dụng trên hầm ủ nông hộ
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ
• PHỤ LỤC I: Kết quả thí nghiệm nạp theo mẻ và nạp bán liên tục
• PHỤ LỤC II: Một số hình ảnh trong quá trình thí nghiệm
• PHỤ LỤC III: Số liệu vận hành hầm ủ biogas 100 lít
• PHỤ LỤC IV: Xử lý số liệu điều tra nhu cầu thiết bị sản xuất biogas tại Hậu Giang bằng phần mềm SPSS
• PHỤ LỤC V: Các bảng câu hỏi phỏng vấn điều tra nhu cầu thiết bị sản xuất biogas tại Hậu Giang
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH

Tóm tắt

I. Khả năng sinh khí metan từ phân heo và lục bình

Nghiên cứu tập trung vào khả năng sinh khí metan từ việc phối trộn phân heo và lục bình trong điều kiện lên men yếm khí. Phân heo và lục bình được xử lý theo các phương pháp khác nhau để đánh giá hiệu quả sinh khí. Kết quả cho thấy, lục bình xử lý theo phương pháp C2 (lấy cả nước và bã sau thủy phân) cho năng suất sinh khí CH4 cao nhất. Phân hủy kỵ khí của hỗn hợp này không chỉ giúp xử lý chất thải mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo.

1.1. Phương pháp xử lý lục bình

Ba phương pháp xử lý lục bình được áp dụng: C1 (lấy nước sau thủy phân), C2 (lấy cả nước và bã), C3 (lấy nước và bã giã dập). Kết quả cho thấy C2 hiệu quả nhất, tạo ra lượng khí sinh học cao hơn so với C1 và C3. Phương pháp này phù hợp với công nghệ môi trường hiện đại, giúp tối ưu hóa quá trình sinh khí CH4.

1.2. Tỷ lệ phối trộn phân heo và lục bình

Nghiên cứu đánh giá các tỷ lệ phối trộn khác nhau giữa phân heo và lục bình. Tỷ lệ 50% phân heo + 50% lục bình cho năng suất sinh khí CH4 cao nhất. Điều này khẳng định tiềm năng của lục bình như một nguồn nguyên liệu sinh học bổ sung, đặc biệt khi nguồn phân heo không đủ.

II. Ứng dụng trong công nghệ môi trường

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và tái chế chất thải. Việc sử dụng lục bình làm nguyên liệu bổ sung giúp duy trì hoạt động của hầm ủ biogas, đặc biệt ở các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ. Sản xuất năng lượng xanh từ khí sinh học không chỉ giảm thiểu ô nhiễm mà còn cung cấp nguồn năng lượng thay thế cho các hộ gia đình.

2.1. Hiệu quả trong xử lý chất thải

Quá trình phân hủy kỵ khí của phân heo và lục bình giúp xử lý chất thải hiệu quả, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Đây là giải pháp bền vững cho các khu vực nông thôn, nơi chất thải chăn nuôi thường không được xử lý đúng cách.

2.2. Tiềm năng sản xuất năng lượng

Nghiên cứu khẳng định tiềm năng của lục bình trong việc sản xuất năng lượng xanh. Việc tận dụng nguồn nguyên liệu sinh học này không chỉ giúp giảm chi phí năng lượng mà còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy, lục bình xử lý theo phương pháp C2 cho năng suất sinh khí CH4 cao nhất, đạt 177 L/kg ODM. Tỷ lệ phối trộn 50% phân heo + 50% lục bình cũng cho kết quả tối ưu. Nghiên cứu này khẳng định tiềm năng ứng dụng lục bình trong công nghệ môi trường, đặc biệt ở khu vực Đồng bằng sông Cửu Long.

3.1. So sánh các phương pháp xử lý

Phương pháp C2 cho năng suất sinh khí CH4 cao hơn so với C1 và C3. Điều này cho thấy việc tận dụng cả nước và bã lục bình sau thủy phân là hiệu quả nhất. Phương pháp này cũng giảm thiểu công sức xử lý so với C3.

3.2. Ứng dụng thực tế

Nghiên cứu khẳng định, lục bình có thể được sử dụng làm nguồn nguyên liệu sinh học bổ sung trong hầm ủ biogas khi nguồn phân heo không đủ. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc tái chế chất thải và sản xuất năng lượng xanh ở các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nông nghiệp bền vững tại Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), chăn nuôi heo đóng vai trò quan trọng với sản lượng đạt khoảng 37 triệu con năm 2009, góp phần lớn vào giá trị sản xuất nông nghiệp chiếm trên 30%. Tuy nhiên, hình thức chăn nuôi nhỏ lẻ, không liên tục dẫn đến nguồn phân heo không ổn định, gây khó khăn trong việc duy trì hoạt động hầm ủ biogas. Theo ước tính, để cung cấp đủ khí cho một gia đình 4 người, cần nuôi thường xuyên ít nhất 4 con heo, trong khi nhiều hộ chỉ nuôi 2-3 con. Do đó, việc tìm kiếm nguyên liệu bổ sung thay thế phân heo là cấp thiết để duy trì hiệu quả sản xuất biogas.

Lục bình (Eichhornia crassipes), một loài thực vật thủy sinh phổ biến tại ĐBSCL với năng suất sinh khối lên đến 135-199 tấn khô/ha/năm, được lựa chọn làm nguyên liệu bổ sung. Nghiên cứu nhằm khảo sát khả năng sinh khí metan từ phối trộn phân heo và lục bình, đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp xử lý lục bình và tỷ lệ phối trộn trong điều kiện lên men yếm khí theo mẻ và bán liên tục. Thí nghiệm được thực hiện trong khoảng thời gian 2009-2011 tại Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm và đa dạng sinh học Hòa An, Trường Đại học Cần Thơ, sử dụng mô hình túi ủ nhựa 50 lít.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi, thúc đẩy ứng dụng hầm ủ biogas tại các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ, góp phần giảm ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp tại ĐBSCL.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về công nghệ khí sinh học và quá trình lên men yếm khí:

• Quá trình phân hủy yếm khí sinh metan: Bao gồm ba giai đoạn chính là thủy phân và lên men, tạo axit, và tạo metan. Các vi khuẩn yếm khí phân giải các polymer hữu cơ thành các hợp chất đơn giản hơn, cuối cùng sinh ra khí metan (CH₄) và cacbonic (CO₂).
• Ảnh hưởng của tỷ lệ C/N: Tỷ lệ cacbon trên nitơ (C/N) tối ưu cho quá trình lên men yếm khí là khoảng 25-30/1, giúp vi sinh vật phát triển hiệu quả.
• Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ: pH thích hợp cho vi khuẩn sinh metan là 6,6-7,6, nhiệt độ tối ưu từ 30-35°C. Ngoài ra, các yếu tố như hàm lượng chất khô, thời gian lưu giữ, và tải trọng hữu cơ cũng ảnh hưởng đến hiệu suất sinh khí.
• Mô hình phối trộn nguyên liệu: Phối trộn phân heo và lục bình với các tỷ lệ khác nhau nhằm tối ưu hóa năng suất metan, đồng thời áp dụng các phương pháp xử lý lục bình như lấy nước sau thủy phân, sử dụng cả nước và bã lục bình cắt nhỏ hoặc giã dập.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu thu thập từ thí nghiệm mô hình túi ủ nhựa 50 lít tại phòng thí nghiệm, kết hợp với khảo sát nhu cầu sử dụng thiết bị sản xuất biogas tại 3 huyện của tỉnh Hậu Giang (Long Mỹ, Phụng Hiệp, Châu Thành A) với cỡ mẫu 200 hộ chăn nuôi.
• Thiết kế thí nghiệm:
  • Thí nghiệm nạp theo mẻ với 3 cách xử lý lục bình (C1: lấy nước sau thủy phân 2 ngày; C2: nước và bã lục bình sau thủy phân 2 ngày; C3: nước và bã lục bình giã dập sau thủy phân 2 ngày) và 5 tỷ lệ phối trộn phân heo (PH) và lục bình (LB): 100%PH, 75%PH+25%LB, 50%PH+50%LB, 25%PH+75%LB, 100%LB.
  • Thí nghiệm nạp bán liên tục với tỷ lệ phối trộn 75%PH+25%LB, áp dụng hai cách xử lý lục bình C1 và C2.
• Phương pháp phân tích: Đo thể tích biogas sản sinh hàng ngày, phân tích thành phần khí (CH₄, CO₂, O₂, H₂S), pH và hệ đệm nước thải mỗi 7 ngày. Sử dụng phần mềm SPSS 10 để xử lý số liệu thống kê mô tả và phân tích so sánh.
• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 1/2009 đến tháng 12/2011, bao gồm giai đoạn khảo sát nhu cầu, thí nghiệm mô hình và phân tích dữ liệu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của phương pháp xử lý lục bình trong thí nghiệm nạp theo mẻ:

   • Năng suất metan theo thứ tự C2 > C3 > C1.
   • Ở cách xử lý C2, năng suất metan tăng dần theo tỷ lệ lục bình phối trộn, cao nhất tại 50%PH+50%LB với 177 L/kg ODM, tiếp theo là 100%LB với 171 L/kg ODM.
   • Các tỷ lệ 100%PH, 75%PH+25%LB, 25%PH+75%LB có năng suất lần lượt 122, 148, 152 L/kg ODM.
   • Thành phần metan trong biogas trung bình từ tuần 2 đến tuần 5 dao động từ 55,58% đến 61,06%, cao nhất ở 100%PH.
   • Cách xử lý C1 cho năng suất metan thấp nhất, chỉ bằng 2,3% so với C2 ở 100%LB, nhưng thành phần metan (%CH₄) lại cao hơn C2.

2. Kết quả thí nghiệm nạp bán liên tục:

   • Năng suất metan của cách xử lý C2 cao hơn 1,6 lần so với C1 (107 L/kg ODM so với 66 L/kg ODM).
   • Tuy nhiên, thành phần metan trong biogas của C2 thấp hơn C1.
   • Biogas sản sinh ổn định trong suốt 35 ngày thí nghiệm.

3. Khảo sát nhu cầu sử dụng thiết bị biogas tại Hậu Giang:

   • Khoảng 25% hộ chăn nuôi chưa đầu tư hầm ủ biogas do nuôi heo ít hoặc không liên tục.
   • Nhu cầu sử dụng thiết bị biogas có xu hướng tăng trong 2 năm tới, đặc biệt với các hộ có quy mô chăn nuôi nhỏ lẻ.
   • Người dân mong muốn có thiết bị phù hợp với nguyên liệu đa dạng, dễ vận hành và chi phí hợp lý.

Thảo luận kết quả

• Việc phối trộn phân heo và lục bình với tỷ lệ 50%PH+50%LB và xử lý lục bình theo phương pháp C2 (sử dụng cả nước và bã sau thủy phân 2 ngày) cho hiệu quả sinh khí metan tối ưu, phù hợp với điều kiện thực tế tại ĐBSCL.
• Năng suất metan cao ở tỷ lệ phối trộn này nhờ cân bằng tốt giữa nguồn cacbon và nitơ, đồng thời xử lý lục bình giúp làm mềm cấu trúc lignocellulose, tăng khả năng phân hủy.
• So với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với báo cáo về năng suất biogas của lục bình và phân heo, đồng thời khẳng định tính khả thi của việc sử dụng lục bình làm nguyên liệu bổ sung.
• Thành phần metan cao ở nghiệm thức 100%PH cho thấy phân heo vẫn là nguồn nguyên liệu chính có chất lượng khí tốt, tuy nhiên việc phối trộn giúp duy trì hoạt động hầm ủ khi nguồn phân heo thiếu hụt.
• Kết quả khảo sát nhu cầu cho thấy việc phát triển công nghệ biogas cần đi kèm với chính sách hỗ trợ, đào tạo kỹ thuật và thiết kế thiết bị phù hợp với quy mô hộ gia đình nhỏ lẻ.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể tích metan sản sinh theo thời gian, bảng so sánh năng suất metan và thành phần khí giữa các nghiệm thức, cũng như biểu đồ phân bố tỷ lệ hộ đầu tư và nhu cầu sử dụng thiết bị biogas.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Khuyến khích sử dụng phối trộn phân heo và lục bình với tỷ lệ 50%PH+50%LB để tối ưu năng suất metan, áp dụng phương pháp xử lý lục bình lấy cả nước và bã sau thủy phân 2 ngày (C2). Thời gian áp dụng: ngay lập tức tại các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ.

2. Phát triển và phổ biến mô hình hầm ủ biogas dạng túi 50 lít hoặc tương đương phù hợp với quy mô hộ gia đình, có thiết kế đơn giản, chi phí thấp, dễ vận hành và bảo trì. Chủ thể thực hiện: các cơ quan nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ môi trường.

3. Tổ chức đào tạo kỹ thuật và hướng dẫn vận hành hầm ủ biogas cho nông dân, đặc biệt tại các vùng ĐBSCL, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và duy trì hoạt động ổn định của hầm ủ. Thời gian: trong vòng 6 tháng đến 1 năm.

4. Xây dựng chính sách hỗ trợ tài chính, cho vay ưu đãi và khuyến khích đầu tư hầm ủ biogas cho các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ, giúp giảm rào cản về vốn đầu tư ban đầu. Chủ thể thực hiện: chính quyền địa phương và các tổ chức tín dụng.

5. Khuyến khích nghiên cứu tiếp tục về xử lý nguyên liệu lục bình và các phụ phẩm nông nghiệp khác nhằm nâng cao hiệu quả sinh khí và giảm chi phí xử lý, đồng thời mở rộng nguồn nguyên liệu cho hầm ủ biogas.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nông dân và hộ chăn nuôi nhỏ lẻ tại ĐBSCL: Nhận biết được lợi ích và cách phối trộn nguyên liệu để duy trì hoạt động hầm ủ biogas, giảm chi phí năng lượng và xử lý chất thải hiệu quả.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Công nghệ Môi trường, Nông nghiệp: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kết quả thí nghiệm và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực sản xuất biogas từ nguyên liệu nông nghiệp.

3. Cơ quan quản lý nhà nước và chính quyền địa phương: Làm cơ sở xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ biogas, thúc đẩy mô hình nông nghiệp bền vững và bảo vệ môi trường.

4. Doanh nghiệp và tổ chức phát triển công nghệ môi trường: Tham khảo để thiết kế, sản xuất và cung cấp thiết bị hầm ủ biogas phù hợp với nhu cầu thực tế của nông dân, đồng thời phát triển các giải pháp xử lý chất thải nông nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần phối trộn phân heo với lục bình trong sản xuất biogas?
   Phối trộn giúp bổ sung nguồn nguyên liệu khi phân heo không đủ, cân bằng tỷ lệ C/N, tăng năng suất metan và duy trì hoạt động ổn định của hầm ủ, đặc biệt với các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ.

2. Phương pháp xử lý lục bình nào hiệu quả nhất?
   Phương pháp lấy cả nước và bã lục bình sau thủy phân 2 ngày (C2) cho năng suất metan cao nhất và phù hợp với điều kiện thực tế, giúp tăng khả năng phân hủy lignocellulose.

3. Tỷ lệ phối trộn phân heo và lục bình nào tối ưu?
   Tỷ lệ 50% phân heo và 50% lục bình được xác định là tối ưu, cho năng suất metan cao nhất (177 L/kg ODM) và thành phần metan ổn định.

4. Làm thế nào để duy trì pH và hệ đệm trong quá trình lên men yếm khí?
   Duy trì pH trong khoảng 6,6-7,6 và hệ đệm khoảng 2000 mg/L giúp vi sinh vật sinh metan hoạt động hiệu quả, tránh hiện tượng axit hóa làm giảm năng suất khí.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các vùng khác ngoài ĐBSCL không?
   Kết quả phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới và nguồn nguyên liệu tương tự, tuy nhiên cần điều chỉnh tỷ lệ phối trộn và phương pháp xử lý nguyên liệu phù hợp với đặc điểm địa phương.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được phương pháp xử lý lục bình và tỷ lệ phối trộn phân heo-lục bình tối ưu cho sản xuất khí metan trong điều kiện lên men yếm khí.
• Phương pháp xử lý C2 (lấy cả nước và bã sau thủy phân 2 ngày) và tỷ lệ phối trộn 50%PH+50%LB cho năng suất metan cao nhất, đạt 177 L/kg ODM.
• Thí nghiệm nạp bán liên tục cũng cho thấy hiệu quả cao với năng suất metan 107 L/kg ODM ở cách xử lý C2.
• Kết quả khảo sát nhu cầu sử dụng thiết bị biogas tại Hậu Giang cho thấy tiềm năng phát triển công nghệ biogas trong các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và chính sách hỗ trợ nhằm thúc đẩy ứng dụng biogas, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp tại ĐBSCL.

Next steps: Triển khai mô hình thí điểm tại các hộ chăn nuôi, đào tạo kỹ thuật vận hành, đồng thời nghiên cứu mở rộng nguyên liệu phối trộn và cải tiến thiết bị hầm ủ.

Call-to-action: Các nhà quản lý, nhà nghiên cứu và nông dân cần phối hợp để áp dụng kết quả nghiên cứu, phát triển bền vững công nghệ biogas tại vùng ĐBSCL và các khu vực tương tự.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 : TONG QUAN LUẬN VĂN THẠC SĨ 11 CÁC NGHIÊN CỨU VE SAN XUẤT BIOGAS TU PHAN HEO VA LỤC BÌNH 1.1 Trong nước Kha Mỹ Khanh (1990) đã trình bày các phương pháp lý học (cat nhỏ từ 2 + 3 cm), hóa học (dùng dung dịch kiềm NazCOa hoặc Ca(OH);) và sinh học (dùng nước thai ham ủ đang hoạt động) dé xử lý lục bình trong thí nghiệm nap lục bình cho ham ủ biogas. Kết quả cho thay với cùng trọng lượng nap phân heo và lục bình (ủ chua 6 ngày) thì lượng khí sinh ra ở lục bình đã ủ chua cho ra lượng khí cao hơn. Với cùng trọng lượng nạp với tỉ lệ | phân heo : 2 lục bình nhưng với 3 nghiệm thức khác nhau gồm lục bình không xử lý, có xử lý ủ chua (6 ngày) và có xử lý kiềm thì nghiệm thức xử lý kiềm cho ra lượng khí cao hơn so với 2 nghiệm thức xử lý còn lại. Nhưng về hiệu quả kinh tế thì việc xử lý lục bình băng kiềm sẽ không kinh tế so với việc lục bình chỉ xử lý ủ chua.

Và với cùng trọng lượng nạp với tỉ lệ | phân heo : 2 lục bình, lục bình sau khi ủ hiếu khí 8 ngày đem ủ chua từ 4 + 6 ngày cho lượng khí tốt nhất [15]. Theo Trương Duy Linh (1991), kết quả thí nghiệm xử lý lục bình cho thấy lục bình cắt ngăn 20 + 30 cm sau đó đem ủ chua với nước thải hầm ủ đang hoạt động với thời gian ủ chua 15 ngày sẽ cho lượng khí nhiều, rút ngăn được thời gian ủ của nguyên liệu [18]. Lê Hoàng Việt (2004) tiến hành thí nghiệm lên men yếm khí (5 lít) để xác định thé tích biogas và metan sinh ra từ nguyên liệu nước ép lục bình và phân heo. Các kết quả cho thấy lượng biogas sinh ra từ nước ép lục bình, nước ép lục bình + 5% phân heo va nước ép bục bình + 10% phân heo là 0,317 m” metan/kgCOD bị loại bỏ, 0,31 m° metan/kgCOD bị loại bỏ và 0,317 m° metan/kgCOD bị loại bỏ theo thứ tự.

Như vậy nước ép bục bình thích hợp để sản xuất biogas, tuy nhiên hàm lượng chất hữu cơ của nước ép lục bình sau quá trình lên men yếm vẫn còn khá cao, cần phải được xử lý thêm trước khi thải ra môi trường [13]. Lê Trần Thanh Liêm (2010) đã cắt nhỏ lục bình tươi từ 1 + 2 em cho vào các túi nylon, sau đó cho nước thải hầm ủ đang hoạt động vào ủ chua trong 10 ngày. LUẬN VĂN THẠC SĨ Kết quả thí nghiệm ủ yếm khí cho thấy lượng khí biogas sinh ra vượt trội hơn khi sử dụng phân heo phối trộn với lục bình sau 10 ngày ủ chua. Đồng thời hàm lượng khí metan sinh ra khi sử dụng hỗn hợp phân heo trộn lục bình sau 10 ngày ủ nhiều hơn 100% phân heo làm nguyên liệu nap [17].2 Ngoài nước Saraswat (1986) đã nghiên cứu trong phòng thí nghiệm với lục bình xay (1,25 mm) và làm thành viên.

Với hai hệ thống có xử lý kiềm (dùng 3,6% NazCQO2a — 2,5% Ca(OH);, kéo dai 24 giờ) sau đó ủ chua (2 ngày). Kết quả đạt được sau 7 ngày sinh khí ở nhiệt độ 35 + 37 °C thí nghiệm có xử lý kiềm năng suất sinh biogas là 50 L/kg lục bình khô va thí nghiệm chỉ ủ chua 2 ngày cho năng suất gas là 32,51 L/kg lục bình khô. Qua thí nghiệm trên cho thấy lục bình qua xử lý kiểm trước khi cho vào hầm ủ sẽ cho năng suất sinh biogas lớn hơn nhưng sẽ tốn kém nhiều về chất hóa học. Do dé, nó không hiệu quả về kinh tế nếu xử lý lục bình bằng kiểm trước khi đưa vào hầm ủ [50].

Madamwar (1990) đã nghiên cứu cải thiện quá trình phan hủy ky khí của phan heo và lục bình với các phế thải nông nghiệp và các phế thải khác như lá cây Polyalthia longifolia (Sonn.) , lá cây Azadirachta indica A., 14 bạch đàn, bã mia, than cay chuối, chat thải gia cầm, pho mát, bột tảo (Enteromorpha sp. Kết quả thí nghiệm cho thay bùn bã mía, thân cây chuối, chất thải gia cầm, pho mát và bột tảo làm gia tăng hơn 100% khí sản sinh với hàm lượng metan cao hơn 5-10 % [44]. Madamwar (1991), nghiên cứu ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt khác nhau lên quá trình phân hủy ky khí của phân gia súc và lục bình. Các chất hoạt động bề mặt sử dụng với các liều khác nhau: Tween 20, Tween 60, Tween 80, Natri lauryl sulphate, Tegoprens 42, Tegoprens 43, Tegoprens 47, Teogprens 51, Tegoprens 52, Tegoprens 63.

Trong số các chất hoạt động bề mặt thử nghiệm, Tegoprens 43 làm gia tăng khí sinh sản sinh hon 114% với hàm lượng metan cao hơn 6,25% [46]. LUẬN VĂN THẠC SĨ Ở Indonesia, ham ủ biogas với thể tích 1 m và 0,5 m phân chứa khí phía trên ham ủ.Phân gia súc được sử dụng như chất cay vào trong quá trình khởi động. Trước khi nạp ham ủ, lục bình được rửa với nước để loại bỏ tạp chất và sau đó cắt thành từng miếng. Hàm lượng nước trong lục bình tươi là 89,5% và ty lệ C/N là 27.

Khí sinh học được sản xuất từ quá trình này là 620 L/kg lục bình khô và hàm lượng metan là 52% khi chỉ sử dung phan lá và thân cây. Nếu nạp toàn bộ lục bình (bao gồm rễ cây) vào hầm ủ. lượng khí sinh học giảm xuống còn 331,4 L/kg lục bình khô (Kozo, 1995)[43]. Mô hình sản xuất biogas từ việc phối trộn lục bình và dư lượng dạ cỏ tươi (fresh rumen residue) cung cấp năng lượng cần thiết cho một cơ sở phụ sản ở Niamey, Nigeria.

Hệ thong lên men kiểu nạp theo mẻ nap trôi nỗi gồm 6 ham ủ, mỗi hầm ủ 5 mỉ. Sản lượng biogas vào mùa nóng (30 — 40°C) và mùa mát (20 — 30°C) lần lượt là 0,52 m” va 0,29 mỉ tính trên một m” hầm ủ trong một ngày (Almoustapha) [23]. Theo Biogas Digest — Volume 2, năng suất sinh biogas của một số nguyên liệu ở cuối thời gian lưu 10-20 ngày với nhiệt độ 30°C cho thay luc bình có năng suất sinh biogas cao cao hơn các nguyên liệu thực vật khác: lục bình: 375 L/kg vật chất khô, phân heo: 340 -550 L/kg vật chất khô, phân bò: 90 — 310 L/kg vật chất khô, rơm: 170 — 280 L/kg vật chất khô [42]. Một hệ thống gồm hồ lục bình 7.9m xử lý 1250 mỶ nước thai/ngay ở An Độ.

Sinh khối lục bình được thu hoạch hàng ngày và xay nhỏ chuyển vào ham ủ biogas. Trung bình | kg sinh khối lục bình tươi thu được 32 lít CH, (Nguyễn Đức Lượng, 2003)|4]. Panning (2003) [49] đã thực nghiên cứu khả thi sử dung lục bình cho Việt Nam với sự phối hợp thực hiện của Trường Đại học Cần Thơ. Các thí nghiệm do Đại học Cần Thơ hiện cho biết nước ép từ thân lá lục bình thích hợp để sản xuất biogas.

Đề khăng định tính khả thi của việc sử dụng nước ép lục bình sản xuất biogas, hai thí nghiệm đã được thực hiện tại Luxembourg với mẫu lục bình được LUẬN VĂN THẠC SĨ thu thập tại Hậu Giang — khu vực có nhiều lục bình nhất ở đồng băng sông Cửu Long. - Phí nghiệm lên men ky khí trong phòng thí nghiệm được thực hiện theo tiêu chuẩn quốc tế chấp nhận cho việc theo dõi quá trình ky khí. Thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện nạp theo mẻ (hình 1. Kết quả cho biết, sau 10 ngày năng suất biogas gan dat giá trị tối ưu.

Ba lục bình có chứa nhiều lignin-cellulose và hemicellulose nên phân huỷ chậm. So với nước ép lục bình, bã lục bình có năng suất sinh biogas đạt giá trị tối ưu sau 20 ngày, thậm chí sau 30 ngày. Điều này cho thay, nếu sử dụng nước ép lục bình dé sản xuất biogas thì thé tích bể lên men metan giảm 2/3. Sau 26 ngày, nước ép lục bình có năng suất biogas trung bình 0,327 Nm”/kg ODM nguyên liệu đầu vào, tốc độ sản sinh biogas là 65 L/kgODM/ngày.

Năng suất biogas của nước ép lục bình tương đối thấp hơn so với tiềm năng sinh khí metan của các loài thực vật khác nhưng cao so với phân tươi, thấp hơn cây dau gai ủ chua va cao hơn so với bã nho. Hàm lượng metan trong biogas trong khoảng 53% - 61%. Như vậy, nước ép lục bình thích hợp cho sản xuất biogas.1: Mô hình thí nghiệm xác định tiềm năng sinh biogas từ nước ép lục bình và bã lục bình - Thí nghiệm với mồ hình bình ủ 30 lít (hình 1.2), phan chứa hỗn dich lên men là 22 lít. Bình ủ có thiết bị khuấy trộn, kiểm soát pH và nhiệt độ được giữ 6n định 8 LUẬN VĂN THẠC SĨ (33°C).

Lượng nguyên liệu nap ở mức tai trọng 2 kg ODM/m thé tích ủ. Kết quả cho biết, nước ép lục bình có năng suất biogas trung bình là 0/712 m/kg ODM, hàm lượng metan từ 60% — 62%. 12 HIỆN TRANG CHAN NUÔI HEO TẠI VIỆT NAM 1. Hiện trạng chăn nuôi heo cả nước Từ trước đến nay, chăn nuôi luôn có vai trò quan trọng đối với nền nông nghiệp nước ta, giá trị chăn nuôi chiếm tỷ trọng khá, trên 27% cơ cấu của toàn ngành và tăng trưởng mỗi năm (giai đoạn 2001 - 2009) đạt 7-8% (bảng 1.

Theo Tổng CỤC Thống kê, năm 2010, tong số đầu lon dat 27,3 triệu con, số lượng gia cầm hơn 300 triệu con, sản lượng thịt đạt 615 nghìn tan. Đàn bò trong cả nước đạt gân 6 triệu con, bò sữa 128 nghìn con và đàn trâu là 2,9 triệu con. Tổng sản phẩm chăn nuôi trong nước đạt 4.006 nghìn tan thịt, 306 nghìn tan sữa tươi va 5,87 ty quả trứng. LUẬN VĂN THẠC SĨ Theo quyết định số 10/2008/QĐ-TTg về việc phê duyệt Chiến lược phát triển chăn nuôi dén năm 2020, mục tiêu phat triên: - Đến năm 2020 ngành chăn nuôi cơ bản chuyển sang sản xuất phương thức trang trại, công nghiệp, đáp ứng phan lớn nhu cau thực phẩm đảm bảo chất lượng cho tiêu dùng và xuất khẩu; - Tỷ trọng chăn nuôi trong nông nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%, trong đó 2010 đạt khoảng 32% và năm 2015 đạt 38%; - Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế có hiệu quả các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi.

- Các cơ sở chăn nuôi, nhất là chăn nuôi theo phương thức trang trại, công nghiệp và cơ sở giết mồ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chat thải, bảo vệ và giảm ô nhiễm môi trường.