LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài: “Khảo sát hiện trạng xây dựng
và sử dụng hầm ủ Biogas tại xã Tri Phương, huyện Tiên Du, tỉnh Bắc
Ninh”.
Ngoài sự cố gắng của bản thân, em còn nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn chỉ
bảo tận tình của cô giáo Th.s Lưu Thị Uyên và sự giúp đỡ của các cán bộ xã
Tri Phương.
Tới nay, khóa luận của em đã được hoàn thành. Em xin chân thành
cảm ơn cô giáo Th.s Lưu Thị Uyên đã giúp đỡ em rất tận tình và chu đáo về
chuyên môn trong quá trình thực hiện đề tài. Đồng thời em xin gửi lời cảm
ơn chân thành tới các cán bộ xã Tri Phương đã tạo điều kiện tốt nhất để em
hoàn thành khỏa luận này.
Em kính chúc các thầy cô luôn luôn mạnh khỏe và hạnh phúc.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2013 Sinh Viên
Nguyễn Thị Hà
LỜI CAM ĐOAN
Khóa luận tốt nghiệp này của em được hoàn thành dưới sự hướng dẫn
nhiệt tình của cô giáo Th.s Lưu Thị Uyên cùng với sự cố gắng của bản thân.
Trong quá trình nghiên cứu, em đã tham khảo và kế thừa những thành
quả nghiên cứu của các nhà khoa học và các nhà nghiên cứu với sự trân
trọng và lòng biết ơn.
Em xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là
trung thực và không có sự trùng lặp với kết quả của các tác giả khác.
Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2013 Sinh Viên
Nguyễn Thị Hà
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
ĐH Đại học
được đánh giá là một giải pháp xử lý chất thải từ chăn nuôi tốt và hiệu quả
nhất, ở các vùng nông thôn nước ta nông dân bước đầu đã tiếp cận và vận
dụng mô hình công nghệ đa mục tiêu này.
Xã Tri Phương, huyện Tiên Du là một trong những xã có
đàn gia súc lớn nhất huyện với hàng chục nghìn đầu lợn
và trâu bò. Việc quản lý chất thải
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
4
từ chăn nuôi gia súc là vô cùng cần thiết, vừa để giải quyết tình trạng ô
nhiễm môi trường vừa tận dụng nguồn chất thải. Các nhà quản lí chuyên
môn và chính quyền địa phương cũng xác định xây dựng hệ thống biogas là
một giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi tốt nhất đối với Tri Phương, tuy
nhiên trong quá tình triển khai xây dựng và phát triển hệ thống biogas bên
cạnh những thuận lợi như sự hỗ trợ về kỹ thuật và tài chính của chính quyền
địa phương, của các Dự án .còn có không ít những khó khăn nên tốc độ mở
rộng quy mô còn chậm, hiệu quả sử dụng biogas còn chưa cao. [7]
Để đẩy mạnh phát triển mô hình biogas và nâng cao hiệu quả sử dụng
thì những nghiên cứu về thực trạng phát triển, tình hình sử dụng và hiệu quả
của mô hình này là rất cần thiết và quan trọng.
Từ thực tế đó, em đã tiến hành đề tài: “Khảo sát hiện trạng xây dựng
và sử dụng hầm ủ biogas tại xã Trì Phương, huyện Tiên Du, tình Bắc Ninh”.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài nhằm đạt được những mục tiêu sau:
- Khảo sát tình hình phát triển chăn nuôi của xã Tri Phương, Tiên Du,
Bắc Ninh
- Khảo sát hiện trạng xây dựng và sử dụng hầm ủ biogas tại xã Tri
Phương, Tiên Du, Bắc Ninh.
- Thuận lợi và khó khăn khi xây dựng và sử dụng hầm biogas của hộ
gia đình nói riêng và địa phương nói chung.
- Đề xuất giải pháp nhằm đẩy mạnh tốc độ xây dựng và sử dụng hầm
tính, mỗi ngày có khoảng 2
triệu tấn chất thải phát sinh chủ yếu từ trâu bò, chỉ
1
nửa khối lượng này được sử dụng để chuyển hóa thành biogas thì lượng khí
sinh ra có mức năng lượng tương đương 80 triệu tấn than đá. [3]
(b)Chất thải của lợn
Tỷ lệ C:N trong chất thải của lợn thấp hơn so với trâu bò, tỷ lệ này dao
động trong khoảng 13-15:1. Do tỷ lệ C:N thấp nên để tăng hiệu quả của quá
trình sản xuất biogas người ta thường bổ sung thêm một số thành phần khác
trong nguồn nguyên liệu đầu vào của hầm ủ. Thành phần hỗn họp có thể bao
gồm:
- 60% phân lợn, 2 0
% phân người và 20
% chất thải từ trồng trọt (lá cây, cỏ
cắt xén ).
- 60% phân lợn, 20% phân bò và 15% chất thải từ trồng trọt.
63% phân lợn, 25% phân bò và 12% phân gà.
Bảng 1: ước lượng chất thải phát sinh từ động vật
Khôi lượng chât thải phát
sinh (kg/ngày/1
con)
Khôi lượng chât thải có
khả năng thu gom
(kg/ngày/1
hỏi một số điều kiện tối ưu như độ ẩm, nhiệt độ, bóng tối .trong hầu hết các
8
Bảng 2: Khả năng sinh khí của một số loại chất thải
Loại chất thải Khả năng sinh khí m
3
/kg phân
Chât thải của bò 0,023 -0,04
Chất thải của lợn 0,04-0,059
Chât thải của gia câm 0,065-0,116
Chât thải của người 0,02
- 0,028
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternationaỉ Publisher
giai đoạn của quá trình phân hủy, không có sự hiện diện của oxy từ môi
trường không khí, sự tồn tại của vi khuẩn kỵ khí chiếm ưu thế.
Một hệ thống biogas bao gồm hầm biogas, thiết bị thu khí được lắp đặt
trực tiếp trên nắp hầm, hệ thống ngăn và đường ống cấp nguyên liệu đầu vào
(chất thải thô và nước). Bộ phận đầu ra bao gồm bể chứa và đường ống dẫn
chất thải (bùn sau khi lên men) để sử dụng làm phân bón sinh học.
Nguyên tắc thành công của quá trình vận hành hệ thống biogas là duy
trì điều kiện nhiệt độ và nguồn cung cấp nguyên liệu đầu vào ổn định. Khi đó,
mật độ vi khuẩn sẽ đảm bảo đủ để đáp ứng những điều kiện trên.
1.1.3. Thành phần, tính chất biogas [3],[6]
Biogas là một hỗn họp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa khoảng
700°c (đối với dầu DO, khoảng 350°C; đối với xăng gas và propane khoảng
50°C). Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng biogas khoảng 870°c.
Thảnh phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%C0
2
, hàm lượng hơi
nước khoảng 30-160 g/m
CH4
, tức
khoảng 5,75 m
3
không khí/m
3
biogas.
9
1.1.4. Các yếu tố hóa lý ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học [3],
[6]
- Quá trình chuyển hóa các thành phần hữu cơ tạo biogas được
thực hiện bởi các nhóm vsv. Các YSY này sử dụng một số enzym để làm chất
xúc tác cho phản ứng sinh học. Hoạt động của các enzym này đòi hỏi các điều
kiện hóa lý riêng (hay còn gọi là điều kiện môi trường) nhằm tối ưu hóa quá
trình chuyển hóa sinh học. Các yếu tố hóa lý quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ
của phản ứng sinh khối bao gồm nhiệt độ, pH, tỷ lệ C/N, điều kiện dinh
dưỡng, tốc độ oxy hóa khử của cơ chất, thành phần độ ẩm, thời gian lưu trong
hầm. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này xét trên nhiều khía canh khác
nhau được trình bày chi tiết như sau:
1.1.4.1. Nhiệt độ
- Trong quá trình phân hủy tạo biogas, nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc
độ của phản ứng sinh học, độ hòa tan của C0
2
và thành phần biogas sinh ra.
Khi nhiệt độ môi trường tăng, tốc độ phản ứng sinh học sẽ tăng theo và do đó
ngày)
- Quá trình phân hủy hoặc lên men của chất hữu cơ dưới điều
kiện kỵ khí diễn ra rất chậm, do đó những cơ chất này phải được duy trì trong
hầm ủ trong thời gian dài để quá trình phân hủy diễn ra hoàn toàn. Trong một
số thiết kế hầm biogas, phần tế bào hoạt tính ở đầu ra được tuần hoàn lại hầm
phân hủy nhằm tăng thời gian lưu của phần sinh khối này.
- Thời gian lưu của các nguồn cơ chất khác nhau được quyết định
bởi khả năng phân hủy sinh học của chúng, khả năng thích ứng với các enzym
và tính chất lý hóa của nguồn cơ chất. Thời gian lưu quyết định chi phí xây
dựng hầm ủ. Thời gian lưu càng cao, đồng nghĩa lượng khí sinh ra sẽ nhiều
hơn nhưng điều đó sẽ làm gia tăng chi phí đầu tư ban đầu của hầm ủ. Thời
gian lưu ngắn sẽ dẫn đến hiện tượng tổn thất sinh khối và gia tăng chi phí vận
hành.
- Thời gian lưu và nhiệt độ là hai yếu tố quan trọng đối với việc
loại trừ các tác nhân gây bệnh. Nếu yếu tố an toàn vệ sinh và sức khỏe được
xem xét đến thì các giá trị này phải lớn hơn ngưỡng giá trị nhỏ nhất.
- 1.1.43. TỷlệC/N
- Để tạo điều kiện sinh trưởng và hoạt động tối ưu của vi khuẩn,
điều cần thiết là phải cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng dưới dạng các họp chất
hóa học với nồng độ thích họp. Cacbon và nitơ (có trong protein, nitrat ) là
1
1
những thành phần dinh dưỡng chính của vi khuẩn kỵ khí. Nguồn c sẽ cung
cấp năng lượng cho hoạt động vi khuẩn, N cần thiết cho quá trình tổng hợp tế
bào. Để hàm lượng N được cung cấp họp lý, nguồn cơ chất đầu vào sẽ được
xem xét đến tỷ lệ C/N. Tỷ lệ c có khả năng phân hủy sinh học và lượng N có
sẵn trong cơ chất khoảng 25:1 là điều kiện lý tưởng của quá trình phân hủy
tạo biogas. Khi tỷ lệ này bị thay đổi, hiệu quả của quá trình phân hủy sẽ bị
giảm.
- Yì thế, mặc dù các loại chất thải hữu cơ khác nhau có tỷ lệ C:N
thải chăn nuôi cũng như chất thải sinh hoạt thì việc ứng dụng công nghệ
Biogas là biện pháp tích cực nhất trong giai đoạn hiện nay, đối với khu vực
địa bàn nông thôn nhằm giải quyết các vấn đề sau:
- Tạo nguồn năng lượng tái sinh rẻ và sạch phục vụ đời sống con
- người.
- Giữ gìn và bảo vệ môi trường vệ sinh trong sạch trong các khu vực
công đồng nông thôn qua đó góp phần giữ gìn và bảo vệ môi trường,
bảo vệ sức khoẻ toàn xã hội thông qua việc giảm ô nhiễm môi trường
sản xuất, cung cấp sản phẩm nông nghiệp sạch.
- Giảm chặt phá rừng ở các khu vực trung du miền núi. Vì sử dụng
Biogas sẽ giảm nhu cầu tiêu thụ gỗ, củi.
- Tăng thu nhập cho các hộ gia đình thông việc giảm chi phí về nhu cầu
chất đốt phục vụ sinh hoạt.
- Tạo nguồn phân bón hữu cơ vi sinh, giảm bớt sử dụng phân hoá học,
qua đó giảm bớt sự thoái hoá và cải thiện đất trồng, nâng cao năng suất
cây trồng và nuôi cá trong hệ thống YAC gia đình.
1
3
- Hỗ trợ phát triển chăn nuôi tốt hơn, tạo điều kiện nâng cao mức sống
và tiếp cận điều kiện văn minh đô thị cho người dân nông thôn trong
việc cải tạo hố xí gia đình, sử dụng khí sinh học vào việc nội trợ.
- Giảm sức lao động của phụ nữ trong công việc nội trợ.
1.2. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BIOGAS Ở VIỆT NAM
1.2.1. Lịch sử quá trình hình thành và phát triển công nghiệp biogas [2],[4]
- Kỹ thuật biogas được phát triển tại Việt Nam từ năm 1960. Sau
ngày thống nhất đất nước (1975) cho đến năm 1990, kỹ thuật này được xem là
một trong những ưu tiên hàng đầu của đất nước trong chương trình nghiên
cứu tìm nguồn năng lượng mới và năng lượng tái tạo. Trong khuôn khổ
chương trình, rất nhiều nguyên cứu đã được thực hiện, tập trung vào công
nghệ biogas. Các đơn vị tham gia vào chương trình phát triển biogas bao gồm
mực nước ngầm thấp, có thể đào sâu và diện tích mặt bằng hẹp.
-
- Hình 1: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.l
I.2.2.2. Hầm xây KT2
- Hầm kiểu KT2 phù họp với những vùng có nền đất yếu, mực nước
ngầm cao, khó đào sâu và diện tích mặt bằng rộng.
-
- Bể Nạp
-
H H
Bê phan mái
1
5
-
-°-
000
Bể điều áp
-
-
ĩ
-
-
-
-
-
-
-
-
- Hình 2: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.2
1
- Diện tích chiếm đất nhỏ.
- Giúp bảo vệ sức khoẻ con người, tiêu diệt vi trùng gây bệnh.
- Các thiết bị sử dụng khí đồng bộ và chuyên dụng nên bảo đảm độ tin
- cậy.
- Dịch vụ hậu mãi hoàn thiện. Bảo hành hầm sinh khí, bể điều áp trong
10 năm. Bảo trì, bảo dưỡng hệ thống trong 15 năm.
- Thiết bị đo áp lực, bếp đun, đèn, ấm đun siêu tốc, bình tắm nóng lạnh,
máy phát điện được chế tạo chuyên dụng cho Biogas.
- Ngay sau khi nghiệm thu kỹ thuật, Trung tâm Năng lượng mới
và tái tạo đã chính thức bàn giao hầm Biogas cho hộ gia đình sử dụng và bảo
quản. Kết quả theo dõi vận hành bước đầu cho thấy khả năng sinh khí rất tốt.
1.2.2.4. Hầm ủ nắp vòm cố định Trung Quốc [10]
- Loại hầm này có phần chứa khí được xây dựng ngay trên phần
ủ phân, do đó, thể tích của hầm ủ bằng tổng thể tích của 2 phần này. Hầm ủ
có dạng bán cầu được chôn hoàn toàn dưới đất để tiết kiệm diện tích và ổ
định nhiệt độ. Phần chứa khí được tô bằng nhiều lớp vữa để đảm bảo yêu cầu
kín khí. Ở phần trên có một nắp đậy được hàn kín bằng đất sét, phần nắp này
giúp cho thao tác làm sạch hầm ủ khi các chất rắn lắng đầy hầm. Loại hầm
này rất phổ biến ở Trung Quốc nhưng có nhược điểm là phần chứa khí rất
khó xây dựng và bảo đảm độ kín khí do đó hiệu suất của hầm thấp.
-
1.2.2.5. TúiBiogas
- + Túi ủ Biogas được cấu tạo bởi 2-3 lóp túi nilong lồng vào
nhau làm một, dài 7-1 Om, đường kính l,4m được đặt nửa chìm nửa nổi trên
mặt đất. Túi này được gắn với hệ thống ống sành tạo đầu vào và đầu ra.
-
- Hình 4: Hầm ủ nắp vòm cố định Trung Quốc
- + Túi dự trữ gas có nhiệm vụ thu và dự trữ khí sinh học từ túi
ủ để dẫn tới bếp sử dụng.
- Loai này cô uu diém là vôn dâu tu thâp phù hçrp voi mue thu
ở vùng nông thôn.
- + Thiết kế của hầm phân huỷ và việc sử dụng bê tông cốt thép
đổ liền khối tại chỗ đối với nắp phẳng cho phép độ dung sai và rò ri nhỏ, mà
vẫn đảm bảo kín khí cho hầm.
- + Phương pháp lưu giữ gas ở bên ngoài đơn giản và hiệu quả
phù họp với việc sản xuất gas trong mọi hoàn cảnh.
- + Phương pháp phá váng tự động và liên tục giải quyết được
một trong những vấn đề пал giải của các thiết kế hầm Biogas vòm cuốn với
việc nạp nguyên liệu từ dưới đáy hầm.
- + Nắp hầm bằng phẳng có thể tận dụng việc xây dựng chuồng
trại hoặc nhà xí trực tiếp ngay trên đó.
- + Hầm có độ bền cao, không mất tiền bảo hành duy trì hoạt
động hầm hàng năm.
1.2.3. Tiêu chuẩn kỹ thuật về hầm ủ biogas tại Việt Nam [8]
- Để thống nhất trong toàn quốc, Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn đã ban hành quyết định số 21/2002/QĐ-BNN ngày 21 tháng 3
năm 2002 về việc ban hành tiêu chuẩn ngành về lĩnh vực môi trường. Ban
hành cùng quyết định này là 8
tiêu chuẩn ngành về lĩnh vực môi trường, áp
dụng cho các công trình khí sinh học nhỏ 1 0
m
3
, đơn giản, dùng để xử lý chất
thải, sản xuất
- khí sinh học và phân hữu cơ với nguyên liệu là các loại phân người,
phân động vật và thực vật.
- Tiêu chuẩn này đã góp phần chuẩn hóa chất lượng và sử
dụng toàn diện các công trình biogas, bảo vệ quyền lợi của người ứng
- Thôn Đinh - 30 - 30
- 2
- Thôn Cao
Đình
- 30 - 30
- 3 - Thôn Lương - 30 - 30
- 4 - Thôn Giáo - 30 - 30
-
- m Ẵ Ấ 7 »
- Tong so cả
- 120 - 120
-
- Nội dung khảo sát
- Các nội dung khảo sát của đề tài gồm có
- Cơ cấu vật nuôi (heo, trâu, bò, gà, vịt, dê, ngựa)
- Hình thức sử dụng chất thải chăn nuôi (ủ làm khí đốt biogas, làm
phân bón, làm thức ăn nuôi cá, bán lại, đổ bỏ, hình thức khác)
- Dạng năng lượng hộ dân đang sử dụng (Biogas, gas dân dụng, củi, trấu, rơm
rạ, nhiên liệu khác)
- Mức chi phí xây dựng hầm ủ
- Tình hình sử dụng các túi ủ/ hầm ủ hiện có (Năm sử dụng, dung tích
túi ủ/ hầm ủ, vị trí đặt, chi phí xây dựng, nguyên liệu sử dụng, các
hình thức tái sử dụng sản phẩm từ túi ủ/ hầm ủ - ví dụ phục vụ cho
nuôi cá/trồng trọt/mục đích khác, hiệu quả sử dụng, các sự cố và cách
khắc phục)
2.2.2. Phương pháp phỏng vấn, tham khảo ý kiến
- Phỏng vấn trực tiếp người phụ trách, người dân trên địa bàn xã về
hoạt động chăn nuôi và việc xây dựng, vận hành hầm ủ biogas.
2.2.3. Phuong pháp thu thập số liệu
- Thu thập và tham khảo số liệu thống kê của các cơ quan có
năm 2
vụ.
- Đất chuyên dùng có diện tích 176,13 ha chiếm 29% tổng diện
tích đất tự nhiên. Đây là diện tích để xây dựng các công trình công cộng
như: Trụ sở UBND xã, Trường học, Trạm y tế, Đình chùa, đường xá
- Đất công nghiệp có diện tích 71,99 ha chiếm 11,8% tổng diện
tích đất tự nhiên, toàn xã có 8
công ty, doanh nghiệp sản xuất công nghiệp
- Bảng 4: Tình hình sử dụng đất ở xã Tri Phương 2012
- Loai đất • - Diện tích (ha) - Tỷ Lệ (%)
- Đất tự nhiên - 606,14 - 100
- Đất nông nghiệp - 265,17 - 43,7
- Đất chuyên dùng - 176,13 - 29,0
- Đất thổ cư - 66,41 - 10,9
- Đất công nghiệp - 71,99
- 11,8
- Đất ao hồ sông
ngòi
- 26,44 - 4,36
- (Nguồn: Ban thống kê xã Tri Phương)
Copyright: Tài liệu đại học ©