Luận văn thạc sĩ đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas tại huyện tân yên tỉnh bắc giang

Khám phá giải pháp tối ưu hiệu quả sử dụng hầm biogas tại huyện Tân Yên, Bắc Giang, giúp nâng cao năng suất và bảo vệ môi trường bền vững.

• Tác giả: Bùi Thị Lan Anh
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Nông
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Sử Dụng Hầm Biogas Tại Huyện Tân Yên, Bắc Giang
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
• 1.1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.1.2. Yêu cầu của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa của đề tài
• 1.2.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
• 1.2.2. Ý nghĩa trong thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Cơ sở khoa học
• 2.2. Cơ sở pháp lý
• 2.3. Một số khái niệm
• 2.4. Khí Biogas
• 2.5. Khả năng sản sinh KSH (Biogas)
• 2.6. Các giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 3.2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 3.2.2. Thời gian nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp kế thừa
• 3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu
• 3.4.3. Phương pháp điều tra phỏng vấn
• 3.4.4. Phương pháp quản lý số liệu
• 3.4.5. Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang
• 4.1.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên
• 4.1.2. Đặc điểm phát triển kinh tế - xã hội
• 4.2. Hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang
• 4.2.1. Số lượng hầm Biogas tại huyện
• 4.2.2. Nguồn nguyên liệu cung cấp cho hầm Biogas
• 4.2.3. Quy mô loại hình hầm Biogas được sử dụng tại huyện Tân Yên
• 4.2.4. Hình thức sử dụng khí sinh học từ hầm Biogas
• 4.2.5. Hiện trạng sử dụng phụ phẩm hầm Biogas
• 4.3. Đánh giá chất lượng hầm Biogas
• 4.4. Lợi ích hầm Biogas đem lại và đánh giá hiệu quả của nó
• 4.4.1. Lợi ích về kinh tế và đánh giá hiệu quả việc sử dụng Biogas đem lại
• 4.4.2. Lợi ích về môi trường và đánh giá hiệu quả
• 4.4.3. Lợi ích về xã hội
• 4.5. Những vấn đề còn tồn tại trong việc sử dụng hầm Biogas huyện
• 4.6. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu và bối cảnh nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas tại huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang. Với hơn 70% dân số sống ở nông thôn, việc quản lý chất thải chăn nuôi đang là vấn đề cấp bách. Hầm biogas được xem là giải pháp hiệu quả để xử lý chất thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo ra nguồn năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ này tại Tân Yên còn hạn chế do thiếu vốn và nhận thức của người dân.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu nhằm đánh giá hiện trạng sử dụng hầm biogas tại Tân Yên, xác định các lợi ích kinh tế, môi trường và xã hội mà hầm biogas mang lại. Đồng thời, đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng phù hợp với điều kiện địa phương.

1.2. Ý nghĩa nghiên cứu

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, phát triển bền vững và tiết kiệm năng lượng. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao nhận thức của người dân về lợi ích của công nghệ biogas và thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi hơn.

II. Hiện trạng sử dụng hầm biogas tại Tân Yên

Nghiên cứu đã khảo sát hiện trạng sử dụng hầm biogas tại các hộ gia đình ở Tân Yên. Kết quả cho thấy, số lượng hầm biogas được xây dựng còn ít, chủ yếu tập trung ở các hộ chăn nuôi quy mô nhỏ. Nguyên nhân chính là do chi phí đầu tư cao và thiếu sự hỗ trợ từ chính quyền địa phương. Mặc dù vậy, các hộ sử dụng hầm biogas đã ghi nhận những lợi ích đáng kể như giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí năng lượng và cải thiện điều kiện sống.

2.1. Số lượng và quy mô hầm biogas

Theo số liệu khảo sát, số lượng hầm biogas tại Tân Yên còn hạn chế, chủ yếu là các hầm quy mô nhỏ dành cho hộ gia đình. Các hầm này thường được xây dựng bằng gạch hoặc bê tông, với công suất phù hợp với quy mô chăn nuôi của từng hộ.

2.2. Lợi ích của hầm biogas

Hầm biogas mang lại nhiều lợi ích, bao gồm xử lý chất thải chăn nuôi hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tạo ra khí sinh học phục vụ sinh hoạt và sản xuất. Ngoài ra, phụ phẩm từ hầm biogas còn được sử dụng làm phân bón hữu cơ, góp phần phát triển nông nghiệp xanh.

III. Giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas

Để nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas tại Tân Yên, nghiên cứu đề xuất một số giải pháp cụ thể. Trong đó, việc nâng cao nhận thức của người dân về lợi ích của hầm biogas là yếu tố quan trọng. Bên cạnh đó, cần có sự hỗ trợ từ chính quyền địa phương trong việc cung cấp vốn và kỹ thuật xây dựng hầm biogas. Ngoài ra, việc áp dụng các công nghệ biogas tiên tiến và phù hợp với điều kiện địa phương cũng là giải pháp cần được quan tâm.

3.1. Nâng cao nhận thức và đào tạo

Cần tổ chức các chương trình tuyên truyền và đào tạo để nâng cao nhận thức của người dân về lợi ích của hầm biogas. Đồng thời, hướng dẫn người dân cách vận hành và bảo dưỡng hầm biogas hiệu quả.

3.2. Hỗ trợ tài chính và kỹ thuật

Chính quyền địa phương cần có chính sách hỗ trợ tài chính và kỹ thuật để giúp người dân xây dựng và vận hành hầm biogas. Điều này sẽ giúp giảm bớt gánh nặng chi phí đầu tư ban đầu.

3.3. Áp dụng công nghệ tiên tiến

Việc áp dụng các công nghệ biogas tiên tiến, phù hợp với điều kiện địa phương sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng và kéo dài tuổi thọ của hầm biogas.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng hầm biogas tại Tân Yên mang lại nhiều lợi ích về kinh tế, môi trường và xã hội. Tuy nhiên, để phát huy tối đa hiệu quả của hầm biogas, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa chính quyền địa phương, người dân và các tổ chức hỗ trợ. Các giải pháp được đề xuất trong nghiên cứu sẽ góp phần thúc đẩy việc áp dụng rộng rãi hầm biogas, hướng tới phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

4.1. Kết luận

Hầm biogas là giải pháp hiệu quả để xử lý chất thải chăn nuôi, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo ra nguồn năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ này tại Tân Yên còn hạn chế do thiếu vốn và nhận thức của người dân.

4.2. Kiến nghị

Cần có sự hỗ trợ từ chính quyền địa phương trong việc cung cấp vốn và kỹ thuật xây dựng hầm biogas. Đồng thời, tổ chức các chương trình tuyên truyền và đào tạo để nâng cao nhận thức của người dân về lợi ích của hầm biogas.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp Việt Nam, ngành chăn nuôi đóng vai trò trụ cột nhưng cũng tạo ra áp lực lớn đối với công tác bảo vệ môi trường nông thôn. Chất thải chăn nuôi chưa qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường xung quanh gây ô nhiễm nguồn nước mặt, phát tán mùi hôi thối và làm gia tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh truyền nhiễm. Tại huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang – một huyện miền núi và trung du phía Bắc, nông nghiệp vẫn là ngành sản xuất chủ đạo với tổng đàn lợn năm 2014 đạt 195.285 con và đàn gia cầm đạt 2,153 triệu con. Hoạt động chăn nuôi phân tán tại các hộ gia đình với quy mô nhỏ lẻ, thiếu quy hoạch đồng bộ đang đặt ra thách thức lớn về xử lý chất thải rắn và chất thải lỏng.

Mô hình xử lý kỵ khí bằng hầm biogas được đánh giá là giải pháp phù hợp nhằm chuyển hóa chất thải chăn nuôi thành nguồn khí sinh học (KSH) phục vụ đun nấu, thắp sáng, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm sinh thái. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ hầm biogas tại huyện Tân Yên còn gặp nhiều trở ngại liên quan đến nguồn vốn đầu tư ban đầu, trình độ kỹ thuật thi công và công tác chuyển giao vận hành. Nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn trên, đề tài khóa luận "Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang" được thực hiện bởi sinh viên Bùi Thị Lan Anh dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Ngọc Nông (Khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên).

Khóa luận xác định rõ 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể:

1. Tìm hiểu về vị trí địa lý, tình hình kinh tế - xã hội của huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang.
2. Đánh giá hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang.
3. Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng hầm Biogas đem lại.
4. Đề ra những biện pháp thiết thực và phù hợp với địa phương nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas.

Để đạt được các mục tiêu trên, đề tài đặt ra 4 yêu cầu:

1. Đánh giá được khách quan hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên.
2. Thu thập số liệu đảm bảo tính chính xác, trung thực.
3. Thiết kế bộ câu hỏi điều tra nông hộ đầy đủ thông tin, rõ ràng, dễ hiểu.
4. Đề xuất các giải pháp, kiến nghị có tính khả thi cao, gắn liền với điều kiện thực tiễn địa phương.

Về phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Các công trình hầm biogas đang vận hành trên địa bàn huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang.
• Phạm vi không gian: Toàn bộ địa bàn hành chính huyện Tân Yên (gồm 22 xã và 2 thị trấn), tập trung nghiên cứu dữ liệu thứ cấp tại Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện và khảo sát trực tiếp tại các hộ dân chăn nuôi.
• Phạm vi thời gian: Đề tài tiến hành thu thập dữ liệu và khảo sát thực địa từ tháng 01/2015 đến tháng 05/2015; số liệu thứ cấp đánh giá chuỗi thời gian 2010 - 2014.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng cơ sở lập luận dựa trên hệ thống văn bản pháp lý quốc gia về bảo vệ môi trường nông nghiệp và các lý thuyết chuyên ngành về phân giải kỵ khí:

• Hệ thống văn bản pháp luật và quy chuẩn áp dụng:

  • Luật Bảo vệ Môi trường số 52/2005/QH11 ngày 29/11/2005.
  • Nghị định số 80/2006/NĐ-CP và Nghị định số 21/2008/NĐ-CP của Chính phủ về quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ Môi trường.
  • Nghị định số 117/2009/NĐ-CP và Nghị định số 179/2013/NĐ-CP của Chính phủ về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường.
  • Nghị định số 80/2014/NĐ-CP của Chính phủ về thoát nước và xử lý nước thải.
  • Tiêu chuẩn ngành 10TCN 97÷102-2006 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
  • Thông tư số 04/2010/TT-BNNPTNT ban hành QCVN 01-14:2010/BNNPTNT về điều kiện trại chăn nuôi lợn an toàn sinh học.
  • Thông tư số 47/2011/TT-BTNMT ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường và nước dùng trong chăn nuôi.
  • Thông tư số 71/2011/TT-BNNPTNT ban hành QCVN 01-79:2011/BNNPTNT về cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm – quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y.
  • Quyết định số 2418/QĐ-BNN (2012) và Quyết định số 212/QĐ-BNN-CN (2012) của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về dự án "Chương trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam 2007-2012".

• Khung lý thuyết và cơ sở khoa học:

  • Định nghĩa hầm biogas, KSH, phụ phẩm KSH (gồm nước xả, bã cặn lắng đáy và lớp váng bề mặt).
  • Quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra qua 3 giai đoạn: Thủy phân (Hydrolysis), Axit hóa (Acidogenesis) và Methane hóa (Methanogenesis); quy về 2 pha chính là pha axit (tạo axit hữu cơ, acetic) và pha methane (sinh khí CH4 và CO2 nhờ các vi khuẩn kỵ khí như Methanobacterium arbophilicum, M.mobile).
  • Thành phần KSH: Khí Mêtan ($CH_4$) chiếm 40-70%, Khí Cacbonic ($CO_2$) chiếm 30-60%, Hydro sulfua ($H_2S$) chiếm 1-3%, Hydro ($H_2$) 0,1-3%, Nitơ ($N_2$) 0,1-3%, Oxy ($O_2$) 0,1-3%. Khối lượng riêng đạt 1,2196 $kg/m^3$, tỷ trọng 0,94 so với không khí. Với hàm lượng $CH_4$ tiêu chuẩn 60%, nhiệt trị của KSH đạt khoảng 6.000 calo/$m^3$ (1 $m^3$ KSH tương đương 0,45 kg gas hóa lỏng hoặc 1,25 kWh điện năng).
  • Chu trình hoạt động tích khí và xả khí của công trình KSH nắp cố định dựa trên sự chênh lệch áp suất dịch phân giải giữa bể phân giải và bể điều áp.

• Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp kế thừa: Thu thập, phân tích tài liệu và kết quả nghiên cứu trước đây về công nghệ khí sinh học trong và ngoài nước.
  • Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp: Tổng hợp báo cáo phát triển kinh tế - xã hội, hiện trạng sử dụng đất từ UBND huyện Tân Yên, Phòng Tài nguyên và Môi trường, Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện Tân Yên.
  • Phương pháp điều tra phỏng vấn: Tiến hành khảo sát thực địa bằng bảng hỏi có sẵn với dung lượng mẫu $n = 120$ hộ gia đình đang sử dụng hầm biogas tại các xã trên địa bàn huyện Tân Yên.
  • Phương pháp quản lý và xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm văn phòng Microsoft Word và Microsoft Excel để mã hóa, thống kê mô tả và lập bảng số liệu.
  • Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia: Tham vấn các nhà khoa học, giảng viên hướng dẫn và chuyên viên kỹ thuật thuộc Phòng TN&MT, Phòng Nông nghiệp huyện Tân Yên.

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả nêu bật mối liên hệ giữa tăng trưởng chăn nuôi nông hộ và nguy cơ ô nhiễm môi trường do chất thải chưa qua xử lý. Phân tích sự cần thiết của việc phát triển công nghệ hầm biogas tại huyện Tân Yên như một giải pháp xử lý chất thải kết hợp khai thác năng lượng tái tạo. Phần này xác định hệ thống mục tiêu nghiên cứu (tìm hiểu điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội, đánh giá hiện trạng, phân tích hiệu quả và đề xuất giải pháp), 4 yêu cầu của khóa luận, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn đối với công tác bảo vệ môi trường cơ sở.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết cơ sở pháp lý và lý luận của quá trình phân giải kỵ khí chất thải động vật. Tác giả trích dẫn định mức phát sinh chất thải: bò và trâu thải phân tươi từ 8-12 kg/ngày, lợn thải khoảng 2 kg phân tươi/ngày, gà thải 0,08 kg/ngày; sản lượng sinh khí của phân lợn đạt 40-60 lít/kg/ngày, phân gia cầm đạt 50-60 lít/kg/ngày. Điểm lại lịch sử phát triển biogas quốc tế (từ Pháp, Đức những năm 1930-1940, chương trình AgSTAR tại Mỹ đến Trung Quốc với hơn 2.719 công trình quy mô lớn năm 1988) và các giai đoạn tại Việt Nam (1960-1975, 1976-1980 với công trình Nông trường Sao Đỏ 27 $m^3$, giai đoạn 1981-1990 thuộc Chương trình Năng lượng mới 52C, và giai đoạn từ 1991 đến nay với hơn 100.000 công trình toàn quốc). Đồng thời, tác giả so sánh cấu tạo, ưu điểm và hạn chế của 3 mô hình kỹ thuật:

• Hầm nắp vòm cuốn xây gạch (mô hình Hà Lan): Kết cấu 5 bộ phận (ngăn phân hủy, ngăn chứa khí, ngăn áp lực, lối vào, lối ra), chi phí xây dựng từ 4 - 5 triệu đồng/hầm 7 $m^3$, nhược điểm dễ bị rò rỉ khí qua vết nứt tường gạch và đóng váng cặn.
• Hầm dạng túi chất dẻo (du nhập từ Colombia): Cấu tạo 2-3 lớp túi ni-lông, chi phí thấp, thi công đơn giản nhưng dễ rách thủng do va chạm cơ học, vật liệu nhanh lão hóa dưới ánh nắng và tốn diện tích mặt bằng (~10 $m^2$).
• Hầm ủ Composite: Độ kín khí tuyệt đối, bền cơ học, không bị axit ăn mòn, khả năng tự động đẩy bã và tự phá váng, dễ lắp đặt nhưng giá thành thương phẩm ban đầu cao hơn hầm gạch truyền thống.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác lập đối tượng khảo sát là các công trình hầm biogas trên địa bàn huyện Tân Yên. Xác định 5 nội dung nghiên cứu trọng tâm: (1) Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội địa phương; (2) Hiện trạng xây dựng và sử dụng hầm biogas; (3) Hiệu quả kinh tế, môi trường và xã hội; (4) Các vấn đề tồn tại trong vận hành; (5) Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả. Mô tả chi tiết phương pháp phỏng vấn trực tiếp $n = 120$ hộ dân chăn nuôi có hầm biogas và phương pháp xử lý dữ liệu bằng phần mềm thống kê.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này phản ánh toàn diện các dữ liệu thu thập được tại địa bàn huyện Tân Yên:

1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội huyện Tân Yên: Huyện có tổng diện tích tự nhiên 20.660,86 ha, gồm 22 xã và 2 thị trấn; nhiệt độ trung bình năm $23,7^\circ C$, lượng mưa bình quân 1.476 mm/năm. Đất nông nghiệp chiếm ưu thế với 12.941,32 ha (62,64%), đất phi nông nghiệp 7.277,31 ha (35,22%), đất chưa sử dụng 442,23 ha (2,14%). Dân số năm 2014 là 159.018 người, mật độ 769,66 người/$km^2$. Tăng trưởng kinh tế bình quân 2010 - 2014 đạt 8,92%; giá trị sản xuất nông, lâm nghiệp và thủy sản năm 2014 đạt 582,90 tỷ đồng. Cơ cấu chăn nuôi ghi nhận đàn lợn đạt 195.285 con, trâu 5.411 con, gia cầm đạt 2,153 triệu con.

STT	Loại đất	Mã đất	Diện tích (ha)	Cơ cấu (%)
1	Đất nông nghiệp	NNP	12.941,32	62,64
2	Đất phi nông nghiệp	PNN	7.277,31	35,22
3	Đất chưa sử dụng	CSD	442,23	2,14
Tổng	Tổng diện tích đất tự nhiên		20.660,86	100,00

2. Hiện trạng xây dựng và quy mô hầm Biogas: Tổng số công trình biogas toàn huyện đạt 614 hầm. Trong đó, số bể xây dựng có trợ vốn từ Dự án Hỗ trợ Nông nghiệp Cacbon thấp (do Ngân hàng Phát triển Châu Á - ADB tài trợ) là 270 hầm (chiếm 44%), số bể do người dân tự túc kinh phí xây dựng là 344 hầm (chiếm 56%). Phân bố theo địa bàn không đồng đều: xã Hợp Đức dẫn đầu với 60 hầm (8 bể hỗ trợ, 52 bể tự túc), xã Cao Xá đạt 42 hầm, xã Ngọc Thiện đạt 41 hầm, xã Tân Trung 38 hầm, các xã Phúc Hòa và Lan Giới có 34 hầm; thấp nhất là xã Liên Chung và xã Quế Nham với 11 hầm mỗi xã.

Quy mô thể tích ($m^3$)	Số lượng hầm (cái)	Tỷ lệ (%)
< 15	309	50,32
15 - 25	206	33,55
> 25	99	16,13
Tổng số	614	100,00

Về quy mô dung tích, loại hầm nhỏ dưới 15 $m^3$ chiếm tỷ lệ lớn nhất (50,32%), hầm từ 15-25 $m^3$ chiếm 33,55%, hầm trên 25 $m^3$ chỉ chiếm 16,13%. Cơ cấu này tương thích với quy mô chăn nuôi nông hộ nhỏ lẻ tại địa phương. Dựa trên số liệu khảo sát 120 hộ, bình quân một hộ nuôi 12 con gia súc (11 lợn, 1 trâu/bò) và 6 con gia cầm; lượng phân thải nạp vào hầm bình quân ước tính đạt 57,58 kg/ngày/hộ (lợn thải 38,5 kg; trâu bò thải 18 kg; gia cầm thải 1,08 kg).

3. Đánh giá hiệu quả và các tồn tại:

• Khai thác khí và phụ phẩm: Khí sinh học được sử dụng chủ yếu làm chất đốt phục vụ sinh hoạt gia đình, một số ít sử dụng thắp sáng hoặc đun nấu nấu cám chăn nuôi. Phụ phẩm KSH (nước thải sau bể phân giải và bùn cặn) được các hộ tận dụng bón cây trồng, tưới rau hoặc dẫn vào ao thả cá, góp phần giảm chi phí phân bón hóa học.
• Lợi ích môi trường và xã hội: Giảm thiểu mùi hôi phát tán từ chuồng trại, tiêu diệt trứng giun sán và mầm bệnh trong phân gia súc, cải thiện vệ sinh chuồng trại và sức khỏe cộng đồng.
• Vấn đề tồn tại: Chi phí đầu tư ban đầu còn vượt quá khả năng của nhiều hộ khó khăn; kỹ thuật thợ xây tại địa phương chưa đồng đều dẫn đến hiện tượng nứt kẽ gây rò rỉ khí; hiện tượng đóng váng trong hầm gạch vòm cố định làm giảm sản lượng khí; công tác bảo dưỡng, tháo bã cặn định kỳ còn thiếu kỹ thuật chuyên môn; phụ phẩm KSH ở một số hộ chưa có hệ sinh thái tiếp nhận triệt để vẫn rò rỉ ra mương thủy lợi.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Đúc kết vai trò thiết thực của 614 hầm biogas tại huyện Tân Yên trong việc giải quyết bài toán ô nhiễm chăn nuôi và cung cấp năng lượng sạch. Kiến nghị các cơ quan ban ngành tiếp tục triển khai các chính sách hỗ trợ vốn vay ưu đãi từ dự án ADB, tổ chức tập huấn chuyển giao kỹ thuật xây dựng và vận hành hầm biogas cho người dân, đồng thời quy hoạch các vùng chăn nuôi tập trung xa khu dân cư.

---

Kết quả và đóng góp

• Kết quả nghiên cứu chính:

  • Thống kê toàn diện hiện trạng công trình khí sinh học tại huyện Tân Yên, xác lập cơ sở dữ liệu gồm 614 hầm biogas phân bố trên 24 đơn vị hành chính cấp xã, thị trấn (nhiều nhất tại xã Hợp Đức với 60 hầm, thấp nhất tại Liên Chung và Quế Nham với 11 hầm).
  • Xác định cơ cấu nguồn vốn đầu tư: 56% công trình (344 hầm) do người dân tự đầu tư xây dựng, 44% (270 hầm) nhận hỗ trợ từ Dự án Hỗ trợ Nông nghiệp Cacbon thấp (ADB).
  • Phân loại chi tiết quy mô công trình: Hầm dung tích nhỏ dưới 15 $m^3$ chiếm 50,32% (309 hầm), hầm trung bình 15-25 $m^3$ chiếm 33,55% (206 hầm), hầm lớn trên 25 $m^3$ chiếm 16,13% (99 hầm).
  • Lập định lượng nguyên liệu nạp thực tế: Trung bình mỗi hộ chăn nuôi 11 con lợn, 1 con trâu/bò và 6 con gia cầm, nạp vào bể bình quân 57,58 kg phân tươi mỗi ngày.

• Giải pháp và kiến nghị của tác giả:

  • Giải pháp tài chính: Đề nghị UBND huyện và các tổ chức tín dụng triển khai cơ chế cho vay vốn ưu đãi, mở rộng diện hỗ trợ của dự án cacbon thấp nhằm giúp các nông hộ có kinh phí xây dựng hầm.
  • Giải pháp kỹ thuật và đào tạo: Tổ chức các lớp tập huấn kỹ thuật cho đội ngũ thợ xây địa phương về tiêu chuẩn kỹ thuật hầm nắp vòm cố định; hướng dẫn các nông hộ quy trình nạp chất thải đúng tỷ lệ nước - phân, kỹ thuật phá váng cơ học và nạo vét bùn cặn định kỳ.
  • Giải pháp môi trường và quản lý: Khuyến khích nông dân ứng dụng hầm vật liệu mới như Composite để chống rò rỉ khí; xây dựng hệ thống bể lắng và hướng dẫn kỹ thuật sử dụng phụ phẩm KSH làm phân bón hữu cơ an toàn sinh học.

• Đóng góp của đề tài:

  • Cung cấp bức tranh thực địa chi tiết về mật độ và hiện trạng công nghệ biogas cấp huyện tại tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2014 - 2015.
  • Làm rõ tính phù hợp giữa quy mô hầm ủ với quy mô chăn nuôi hộ gia đình, cung cấp cơ sở thực tiễn phục vụ công tác quản lý chất thải nông thôn cho Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Tân Yên.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:

  • Nghiên cứu thực hiện trong thời gian ngắn (từ tháng 01/2015 đến tháng 05/2015) nên dung lượng mẫu phỏng vấn nông hộ dừng lại ở mức $n = 120$ hộ trên tổng số 614 công trình toàn huyện.
  • Khóa luận tiếp cận dưới góc độ điều tra xã hội học và quản lý môi trường, chưa thực hiện lấy mẫu phòng thí nghiệm để phân tích thực nghiệm các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh của nước thải sau hầm biogas (như BOD, COD, tổng Coliform) đối chiếu với quy chuẩn xả thải.

• Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng phạm vi điều tra đối với các mô hình chăn nuôi trang trại tập trung quy mô lớn tại các xã trọng điểm.
  • Triển khai phân tích thực nghiệm trong phòng thí nghiệm về chất lượng nước thải đầu ra của các loại hầm khác nhau (hầm xây gạch, hầm composite) nhằm đánh giá định lượng mức độ xử lý ô nhiễm trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.

---

Giá trị tham khảo

• Đối tượng tham khảo: Sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; cán bộ chuyên trách công tác bảo vệ môi trường cấp xã, huyện đang triển khai các dự án xử lý chất thải chăn nuôi và năng lượng sinh học.
• Nội dung giá trị: Khung phương pháp xây dựng phiếu điều tra khảo sát nông hộ về hiện trạng sử dụng biogas; cơ sở dữ liệu định mức phát thải chất thải động vật và định mức sinh khí của các nguồn nguyên liệu; bảng tổng hợp chi tiết số lượng hầm biogas trên toàn địa bàn 24 xã, thị trấn huyện Tân Yên.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tổng số hầm Biogas trên địa bàn huyện Tân Yên theo thống kê trong khóa luận là bao nhiêu và nguồn vốn xây dựng hình thành như thế nào? Tổng số hầm biogas trên địa bàn huyện là 614 hầm. Trong đó, có 270 bể được xây dựng nhờ nguồn kinh phí hỗ trợ từ Dự án Hỗ trợ Nông nghiệp Cacbon thấp do Ngân hàng Phát triển Châu Á (ADB) tài trợ (chiếm 44%), và 344 bể do các hộ dân tự bỏ vốn xây dựng (chiếm 56%).

2. Quy mô thể tích hầm Biogas nào chiếm tỷ lệ lớn nhất tại huyện Tân Yên? Loại hầm có quy mô thể tích dưới 15 $m^3$ chiếm tỷ lệ lớn nhất với 309 công trình (tương đương 50,32% tổng số hầm toàn huyện). Hầm có dung tích từ 15 đến 25 $m^3$ có 206 công trình (chiếm 33,55%), và hầm lớn trên 25 $m^3$ có 99 công trình (chiếm 16,13%).

3. Địa phương nào trong huyện Tân Yên có số lượng hầm Biogas nhiều nhất và ít nhất? Xã có số lượng hầm biogas nhiều nhất huyện là xã Hợp Đức với tổng số 60 hầm (gồm 8 bể được hỗ trợ và 52 bể tự túc). Hai địa phương có số lượng hầm ít nhất là xã Liên Chung và xã Quế Nham với 11 hầm mỗi xã.

4. Định mức nguyên liệu phân thải nạp vào một hầm Biogas trung bình mỗi ngày tại huyện Tân Yên được xác định là bao nhiêu? Theo số liệu điều tra tại 120 hộ dân, trung bình một hộ nuôi 12 con gia súc (11 con lợn, 1 con trâu/bò) và 6 con gia cầm. Tổng lượng phân thải cung cấp trung bình cho một hầm biogas mỗi ngày là 57,58 kg (gồm 38,5 kg phân lợn, 18 kg phân trâu/bò và 1,08 kg phân gia cầm).

5. Khóa luận đã phân tích các ưu nhược điểm của những loại hình công nghệ Biogas nào? Khóa luận đã phân tích 3 loại hình: Hầm biogas xây bằng gạch nắp hình vòm cuốn (mô hình Hà Lan), hầm biogas dạng túi chất dẻo (ni-lông nhập từ Colombia) và hầm ủ bằng vật liệu Composite.

---

Kết luận

Khóa luận của tác giả Bùi Thị Lan Anh đã đánh giá chi tiết bức tranh hiện trạng quản lý và sử dụng 614 công trình hầm biogas trên địa bàn huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2014 - 2015. Nghiên cứu khẳng định hầm biogas quy mô dưới 15 $m^3$ là giải pháp phù hợp với điều kiện chăn nuôi nông hộ nhỏ lẻ tại địa phương, đem lại hiệu quả trong việc cung cấp năng lượng chất đốt và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các đề xuất về hỗ trợ vốn vay ADB, đào tạo kỹ thuật xây dựng và kiểm soát chất lượng phụ phẩm sau ủ kỵ khí là những cơ sở khoa học thiết thực cho công tác quản lý tài nguyên và môi trường nông thôn cấp huyện.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Nƣớc ta có hơn 70% dân số sống ở nông thôn, miền núi. Việc đảm bảo nƣớc sinh hoạt và vệ sinh môi trƣờng đang là vấn đề lớn. Sự gia tăng của các sản phẩm nông nghiệp kết hợp với nhu cầu thực phẩm ngày càng cao của cuộc sống đã thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên việc chăn nuôi nhỏ lẻ trong hộ gia đình, thiếu quy hoạch, nhất là những vùng dân cƣ đông gây ô nhiễm môi trƣờng ngày càng nghiêm trọng.

Ô nhiễm môi trƣờng do chăn nuôi chủ yếu từ nguồn phát sinh chất thải rắn, chất thải lỏng đƣợc xả thẳng ra môi trƣờng, sử dụng không qua xử lý gây ra mùi hôi, thối làm ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời. Có rất nhiều những biện pháp để xử lý chất thải từ chăn nuôi nhƣ xây hầm Biogas, xây dựng các bể chứa phân, bón phân đã qua xử lý vào đất,… Trong đó việc sử dụng hầm Biogas là phƣơng pháp để xử lý chất thải từ chăn nuôi tốt nhất và hiệu quả nhất. Biogas sẽ là nguồn năng lƣợng chính, mang lại hiệu quả lớn cho việc chăn nuôi, trồng trọt của ngƣời dân. Tỉnh Bắc Giang nói chung và huyện Tân Yên nói riêng là một huyện nằm ở vùng trung du và miền núi phía Bắc, cuộc sống của ngƣời dân còn gặp nhiều khó khăn.

Huyện Tân Yên chủ yếu là sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, dịch vụ chƣa phát triển. Chăn nuôi đóng vai trò quan trọng trong kinh tế hộ gia đình và là một trong những nguồn thu chủ yếu của nông hộ. Vấn đề giải quyết chất thải chăn nuôi ở đây còn đang là vấn đề lớn. Để khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trƣờng trong chăn nuôi nói chung và chăn nuôi lợn nói riêng ở huyện Tân Yên, ngƣời dân đã ứng dụng công nghệ hầm Biogas bƣớc đầu mang lại những hiệu quả khả quan nhƣ: hạn chế sự ô nhiễm xung quanh, n 2 hạn chế đƣợc tình hình dịch bệnh lây lan, tạo ra nguồn khí gas làm chất đốt, đèn thắp sáp….

Tuy nhiên, công nghệ hầm Biogas trong chăn nuôi hiện nay ở huyện Tân Yên chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi, ngƣời dân địa phƣơng còn gặp nhiều khó khăn đặc biệt là vấn đề ứng dụng chuyển giao công nghệ, tiền vốn khi xây dựng hầm Biogas. Vì vậy, việc triển khai xây dựng hầm Biogas tới các hộ nông dân là vấn đề mà các cấp chính quyền và ngƣời dân quan tâm để giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng trong chăn nuôi. Xuất phát từ thực tế nói trên và nguyện vọng của bản thân cùng với sự đồng ý của Ban giám hiệu nhà trƣờng, Ban chủ nhiệm khoa Môi Trƣờng – Trƣờng Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên, dƣới sự hƣớng dẫn của thày PGS.TS Nguyễn Ngọc Nông em tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang”. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 1.

Mục tiêu của đề tài - Tìm hiểu về vị trí địa lý, tình hình kinh tế xã hội của huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang. - Đánh giá hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang. - Hiệu quả của việc sử dụng hầm Biogas đem lại. - Đề ra những biện pháp thiết thực và phù hợp với địa phƣơng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas.

Yêu cầu của đề tài - Đánh giá đƣợc hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang. - Số liệu thu thập phải chính xác, khách quan, trung thực. n 3 - Bộ câu hỏi điều tra phải dễ hiểu, đầy đủ các thông tin cần thiết cho việc đánh giá. - Đƣa ra các giải pháp, kiến nghị có tính khả thi cao, phù hợp với địa phƣơng.

Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học. - Vận dụng và phát huy các kiến thức đã học vào trong thực tế. - Nâng cao kiến thức kỹ năng cho bản thân.

- Tích lũy kinh nghiệm phục vụ cho công tác sau này. Ý nghĩa trong thực tiễn - Giúp sinh viên trau dồi kiến thức, kỹ năng giao tiếp, mối quan hệ đồng nghiệp trong môi trƣờng làm việc thực tế. - Đánh giá hiện trạng sử dụng hầm Biogas tại huyện Tân Yên tỉnh Bắc Giang. - Hiệu quả của việc sử dụng hầm Biogas đem lại.

- Đề ra những biện pháp thiết thực và phù hợp với địa phƣơng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas. - Góp phần tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức của ngƣời dân về hiệu quả của việc sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở khoa học 2.

Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ Môi trƣờng số 52/2005/QH đƣợc Quốc hội nuớc Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XI kỳ họp thứ 08 thông qua ngày 29/11/2005 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/07/2006. - Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính Phủ về việc quy định chi tiết và hƣớng dẫn thi hành một số điều luật Bảo vệ Môi trƣờng. - Tiêu chuẩn ngành 10TCN 97÷102 -2006 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. - Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28/02/2008 của Chính phủ sửa đổi bổ sung một số điều của nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09/08/2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hƣớng dẫn thi hành một số điều luật Bảo vệ Môi trƣờng.

- Nghị định số 117/2009/NĐ-CP ngày 31/12/2009 của Chính phủ về xử lý vi phạm pháp luật trong lĩnh vực Bảo vệ Môi trƣờng. - Thông tƣ số 04/2010/TT-BNNPTNT ngày 15/01/2010 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quy định về ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về điều kiện trại chăn nuôi lợn, trại chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học. - QCVN 01-14: 2010/BNNPTNT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia điều kiện trại chăn nuôi lợn an toàn sinh học. - Thông tƣ số 47/2011/TT-BTNMT ngày 28/12/2011 của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trƣờng.

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về vệ sinh nƣớc dùng trong chăn nuôi. n 5 - QCVN 01 - 79: 2011/BNNPTNT về cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y. Do Cục Thú y biên soạn, Vụ Khoa học, Công nghệ và Môi trƣờng trình duyệt, và đƣợc ban hành theo Thông tƣ số 71/2011/TT-BNNPTNT ngày 25 tháng 10 năm 2011 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. - Quyết định 2418/QĐ-BNN năm 2012 gia hạn thời gian thực hiện Dự án “Chƣơng trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam 2007-2012” do Bộ trƣởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành - Quyết định 212/QĐ-BNN-CN năm 2012 về phân bổ chỉ tiêu xây dựng công trình khí sinh học năm 2012 cho tỉnh, thành phố thực hiện Dự án Chƣơng trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam 2007-2012 do Bộ trƣởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành.

- Nghị định 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 của Chính phủ về xử phạt hành chính trong lĩnh vực Bảo vệ Môi trƣờng. - Nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 06/08/2014 của Chính phủ về thoát nƣớc và xử lý nƣớc thải. Một số khái niệm - Môi trƣờng: Theo Điều 3, Chƣơng I, Luật Bảo vệ Môi trƣờng Việt Nam 2005 “ Môi trƣờng bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con ngƣời, có ảnh hƣởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con ngƣời và sinh vật”. [5] - Ô nhiễm môi trƣờng: Là sự biến đổi các thành phần môi trƣờng không phù hợp với tiêu chuẩn môi trƣờng, gây ảnh hƣởng xấu tới con ngƣời và sinh vật.

[8] - Hầm Biogas: Là bể kín chứa phân và chất thải hữu cơ từ quá trình chăn nuôi, sản xuất…. đƣợc ủ lên men yếm khí để tạo ra khí Biogas đƣợc sử dụng nhƣ một nguồn nguyên liệu cung cấp cho các hoạt động sinh hoạt cũng nhƣ sản xuất. [9] n 6 - Phụ phẩm KSH (gọi tắt là phụ phẩm): Là sản phẩm ở dạng lỏng và rắn của quá trình phân giải chất hữu cơ. Phụ phẩm KSH gồm 3 phần là: Nƣớc xả, bã cặn và váng.[15] Nƣớc xả: Là chất lỏng đƣợc xả ra khỏi bề mặt phân giải.

Bã cặn: Là chất đặc lắng đọng ở dƣới đáy bể phân giải. Váng: Là chất đặc nổi lên bề mặt dịch phân giải trong bể phân giải. - Quá trình xử lý yếm khí: Là quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ có thể chuyển hóa sinh nhờ vi khuẩn hô hấp yếm khí và hô hấp tùy tiện.[8] - Khí Biogas: hay còn gọi là khí sinh học (KSH) là một dạng năng lƣợng khi mà các chất hữu cơ (phân động vật hoặc các sản phẩm của nông nghiệp) lên men trong điều kiện không có không khí (quá trình yếm khí), vi sinh vật phân huỷ các chất tổng hợp và sinh ra khí. Khí sinh học là một hỗn hợp khí bao gồm Metan (CH4), Cacbon Dioxit (CO2), Nito (N2) và Hydro sunphat (H2S).

Nhìn về góc độ năng lƣợng tính toán đƣợc rằng: 1m3 khí sinh học (với mức 6000 calo) tƣơng đƣơng với 3,47 kg gỗ, 0,45 kg khí ga hoá lỏng, 1,25 Kw điện năng, 1,4 kg than đá, 13 kg nhiên liệu phân gia súc và còn nhiều ƣớc tính khác nữa, khí biogas hoàn toàn có thể sử dụng nhƣ một nguồn năng lƣợng phổ biến hiện nay.1: Vị trí hầm Biogas quy mô hộ gia đình n 7 Theo công nghệ càng ngày càng phát triển, khí Biogas có thể đƣợc sản xuất từ nguồn nguyên liệu khác nhau, xử lý đƣợc chất thải phát sinh mà vẫn phù hợp tính năng của ngƣời sử dụng. Quá trình sản xuất KSH a. Nguyên liệu để sản xuất KSH * Nguyên liệu có nguồn gốc động vật Nguyên liệu có nguồn gốc động vật bao gồm chất thải (phân và nƣớc tiểu) của gia súc, gia cầm và chất thải của ngƣời… Số lƣợng chất thải trên một đầu động vật phụ thuộc vào khối lƣợng cơ thể và chế độ dinh dƣỡng.