ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------------------

NGUYỄN TRỌNG VĂN

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NHẰM TĂNG
CƯỜNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HẦM KHÍ
BIOGAS TRONG CHĂN NUÔI CỦA CÁC NÔNG HỘ
TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BẮC MÊ - TỈNH HÀ GIANG
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số ngành: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Thị Thanh Thủy
CHỮ KÝ PHÒNG QLĐTSĐH

CHỮ KÝ KHOA CHUYÊN MÔN

Thái Nguyên - 2018

CHỮ KÝ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong Luận văn này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã
được cảm ơn và tất cả những trích dẫn trong luận văn này đều đã được chỉ

Nguyễn Trọng Văn


1

MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................3
1.2.1. Mục tiêu chung..................................................................................................3
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................4
1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài .......................................................................4
1.1. Cơ sở lý luận ........................................................................................................4
2.1.1 Biogas và công nghệ hầm khí biogas .................................................................4
2.1.2 Khái quát về hiệu quả và hiệu quả sử dụng hầm khí biogas ............................11
2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc áp dụng công nghệ hầm khí biogas ...............13
2.2 Cơ sở thực tiễn ....................................................................................................15
2.2.1 Trên thế giới .....................................................................................................15
2.2.2 Tại Việt Nam ....................................................................................................17
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..23
2.1. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................23
2.2. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................23
2.3. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................23
2.4. Phương nghiên cứu ............................................................................................23
2.4.1. Phương pháp chọn điểm nghiên cứu ...............................................................23
2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu ..........................................................................24
2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu...............................................................................25
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................26
3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Bắc Mê .......................................26

3.5.2. Định hướng phát triển biogas ở huyện Bắc Mê ..............................................73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................
1 Kết luận ..................................................................................................................78
2. Kiến nghị ..............................................................................................................79
2.1. Đối với chính quyền các cấp huyện, xã .............................................................79
2.2. Đối với người nông dân ....................................................................................80


DANH MỤC BẢNG
Biểu 1.1 : Khả năng cho phân và thành phần hoá học của phân gia súc, gia cầm......4
Biểu 1.2: Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và thành phần
của khí thu được ..........................................................................................................5
Bảng 1.3 : So sánh ưu nhược điểm của Bể biogas Composite và bể biogas
xây bằng gạch..............................................................................................................9
Bảng 3.1: Đặc điểm khí hậu ......................................................................................27
Biểu 3.2. Tình hình sử dụng đất đai của huyện qua 3 năm từ 2013 - 2015 ..............29
Biểu 3.3. Một số chỉ tiêu chủ yếu của huyện Bắc Mê 2013 đến 2015....................32
Biểu 3.4: Cơ cấu giá trị sản xuất ngành chăn nuôi của huyện (2013 -2015) ............35
Biểu 3.5: Quy mô đàn gia súc, gia cầm của huyện qua 3 năm (2013 -2015) ...........38
Biểu 3.6. Tình hình sử dụng hầm khí biogas trong toàn huyện
qua 3 năm (2013-2015) .............................................................................................40
Biểu 3.7. (ti ếp). Tình hình sử dụng hầm khí biogas trong toàn huyện
qua 3 năm (2013-2015) .............................................................................................41
Biểu 3.8: Tình hình phát triển hầm biogas ở các xã điều tra ...................................50
Biểu 3.9: Đầu tư xây dựng và hiệu quả sử dụng hầm Biogas (loại hầm 8-10m3) ....52
Biểu 3.10: Điều kiện sản xuất của các hộ điều tra ....................................................56
Biểu 3.11 : Tình hình chăn nuôi của các nhóm hộ điều tra.......................................58
Biểu 3.12: Tình hình phát triển hầm biogas ở các hộ điều tra .................................59
Bảng 3.13: Kích cỡ hầm biogas thích hợp cho nông trại ..........................................61
Biểu 3.14: Quy mô chăn nuôi và khả năng xây hầm biogas ....................................62


Nuôi trồng thủy sản

NVL

Nguyên vật liệu

XDCB

Xây dựng cơ bản


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Chăn nuôi ở nước ta dù nhỏ lẻ hay quy mô lớn đều gây ô nhiễm môi
trường. Nhưng phần lớn là người dân không nhận ra đó là tác nhân gây bệnh
truyền nhiễm và các bệnh nguy hiểm... Theo số liệu Cục chăn nuôi (bộ NN –
PTNT) tính đến 1 tháng 4 năm 2015 cả nước hiện có 327 triệu con gia cầm,
7,9 triệu con trâu bò, 27,1 triệu con lợn, trên 1,3 triệu con dê và 11 vạn con
ngựa. Mỗi năm chăn nuôi thải ra trên 73 triệu tấn chất thải rắn (phân khô,
thức ăn thừa) và 25-30 triệu khối chất thải lỏng (phân lỏng, nước tiểu và nước
rửa chuồng trại). Trong đó khoảng 50% lượng chất thải rắn (36,5 triệu tấn),
80% chất thải lỏng (20-24 triệu m3) xả thẳng ra tự nhiên, hoặc sử dụng không
qua xử lý và những tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Vấn đề đặt ra là làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong
chăn nuôi ở nước ta hiện nay? Theo Vụ môi trường cho biết: “Hiện nay phần
lớn bà con chăn nuôi theo kiểu phân tán và ít đầu tư đúng mức việc xử lý môi
trường. Bên cạnh chủ trương lớn là quy hoạch lại chăn nuôi theo hướng quy

được tình hình dịch bệnh lây lan, tạo ra nguồn khí gas làm chất đốt, tạo ra
nguồn điện thắp sáng...
Tuy nhiên, công nghệ hầm khí biogas trong chăn nuôi hiện nay ở huyện
Bắc Mê chưa được áp dụng rộng rãi, người dân địa phương còn gặp rất nhiều
khó khăn đặc biệt là vấn đề ứng dụng chuyển giao công nghệ, vấn đề về vốn
để xây dựng hầm. Vì vậy, việc triển khai công nghệ hầm khí biogas tới các
nông hộ đang là vấn đề mà cả người dân và các cấp chính quyền địa phương
đang quan tâm để giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi. Xuất phát
từ yêu cầu thực tiễn đó, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài
“Nghiên cứu các giải pháp nhằm tăng cường ứng dụng công nghệ
hầm khí biogas trong chăn nuôi của các nông hộ trên địa bàn huyện Bắc
Mê - tỉnh Hà Giang”.


1.2 Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1 Mục tiêu chung
Trên cơ sở nghiên cứu thực trạng áp dụng công nghệ hầm khí biogas
vào chăn nuôi hiện nay ở huyện Bắc Mê, đề xuất các giải pháp nhằm tăng
cường ứng dụng công nghệ hầm khí biogas vào chăn nuôi tại địa phương.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
+ Tìm hiểu thực trạng áp dụng hầm khí biogas trong chăn nuôi trên địa
bàn huyện Bắc Mê qua 3 năm (2013 – 2015)
+ Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến việc ứng dụng công nghệ hầm
khí biogas vào chăn nuôi ở huyện Bắc Mê
+ Đề xuất các giải pháp tăng cường ứng dụng công nghệ biogas vào
chăn nuôi của các nông hộ trên địa bàn huyện Bắc Mê trong thời gian tới.


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chất tan
dễ tiêu

Nitơ

Phốt pho

Tỷ lệ C/N

Bò sữa

0,036

38,5

7,98

0,38

0,10

20-25

Bò thịt

0,038

41,7

9,33


---

---

0,028

31,3

16,8

1,20

1,20

7-15

Gia cầm

Nguồn: Báo Nông nghiệp Việt Nam 2013


Bảng 1.2 : Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và thành phần
của khí thu được
Sản lượng khí

Hàm lượng CH4

Thời gian lên


Phân lợn

1,02

68

20

Phân người

0,38

--

21

Nguyên liệu

Nguồn: Báo Nông nghiêp Việt Nam 2013
Cơ sở lý thuyết của công nghệ biogas : dựa vào các vi khuẩn yếm khí
để lên men phân huỷ kỵ khí các chất hữu cơ sinh ra một hỗn hợp khí có thể
cháy được : H2, H2S, NH3, CH4, C2H2... trong đó CH4 là sản phẩm khí chủ
yếu (nen còn gọi là quá trình lên men tạo Metan).
Quá trình lên men me tan có 3 giai đoạn: giai đoạn 1 biến đổi chất hữu
cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản, giai đoạn 2 hình thành axit, giai đoạn
3 hình thành khí metan.
2.1.1.2. Vai trò của Biogas
Nước thải và chất thải trong sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt gia đình
là các hợp chất hữu cơ có phân tử lớn. Các chất này trong điều kiện nóng ẩm
sẽ bị phân hoá nhanh sinh ra năng lượng và các chất hữu cơ phân tử nhỏ hơn



Thời kỳ đầu áp dụng hầm biogas là bể biogas xây bằng gạch. Bể biogas
xây bằng gạch dễ bị lún, nứt và không thể khắc phục được, bể xây càng to thì
rủi ro càng lớn. Trong quá trình sử dụng, mặt bê tông phía trong bị mùn do
axits ăn mòn làm cho bể chịu lực kém, dể bị rò rỉ khí và phân ra ngoài. Khối
lượng vật liệu lớn, thời gian thi công lâu, mặt bằng thi công rộng. Chất lượng
phụ thuộc nhiều vào tay nghề thợ. Bể không tự phá váng, chỉ có áp lực khí
gas đến 0,5m cột nước, không có khả năng tự điều tiết áp lực, khí lượng khí
gas nhiều phải xả bỏ, phải có thiết bị bảo vệ an toàn. Đặc biệt sau nhiều năm
sử dụng, bã váng đầy lên khí gas ít, bắt buộc phải lấy bã váng và váng ra
ngoài. Đặc biệt bể biogas xây bằng gạch không di chuyển được mà chỉ còn
cách phá bỏ. Do không đủ áp suất khí gas nên loại bể này không thể lắp thêm
được các thiết bị và phụ kiện khác.
* Hầm khi biogas cải tiến
Qua nhiều năm phân tích và nghiên cứu công dụng của hầm Biogas có
nhiều công ty sản xuất ra bể biogas bằng vật liệu Composite hình cầu với tính
ưu việt vượt trội hoàn toàn so với bể biogas xây bằng gạch. Việc lắp đặt bể
biogas khá đơn giản, diện tích hầm ủ không lớn, có thể lắp đặt chìm dưới mặt
đất. ưu điểm của loại bể này là độ bền cao và kín khí tuyệt đối, kiểm tra và xử
lý độ kín khí ngay khi lắp đặt, bể không bị nứt, gãy, không bị rò khí trong
điều kiện nền móng yếu, lún, nứt, không bị a xít ăn mòn. Trọng lượng bể nhẹ,
dễ di chuyển bằng ô tô và chuyển bộ, phù hợp với nhiều địa hình vùng nông
thôn, hiệu quả sinh khí cao vì chịu được áp suất lớn và kín khí tuyệt đối. Có
khả năng tự phá váng, chuyển hoá lên men kỵ khí đạt 100%. Tốn rất ít thời
gian và nhân công lắp đặt, thời gian lắp đặt nhanh chỉ từ 2-3 giờ là có thể cho
phân vào sử dụng được ngay. Có thể lắp thêm các thiết bị phụ kiện khác để sử
dụng hết hiệu suất khí như : đèn thắp sáng, bình nóng lạnh dùng khí biogas,
đèn sưởi ấm cho lợn, máy phát điện dùng gas... với cùng hiệu suất sử dụng có
giá thành rẻ hơn, an toàn hơn, bền hơn, lượng khí nhiều hơn, sử dụng chung


ra ngoài.

Hiệu suất sinh khí của bể BIOGAS COMPOSITE cao vì nó chịu được áp

Hầm BIOGAS bằng gạch xây đòi hỏi phải nạp nguyên liệu nhiều và

suất lớn và kín tuyệt đối, có khả năng tự động phá váng 100% và chuyển hoá

thường xuyên. Không tự động phá váng được, lên men kỵ khí

lên men kỵ khí 100%

không đạt tối ưu. Thời gian lên Gas rất lâu.

Lắp đặt bể BIOGAS COMPOSITE không tốn nhiều thời gian và nhân

Xây hầm BIOGAS bằng gạch mất nhiều thời gian, nhân công phát

công lắp đặt, kể cả công vận chuyển, lắp đặt 2 - 4giờ là xong, ta đổ phân ủ

sinh nhiều, khó khăn trong quá trình thi công. Không thử được độ

trước vào là dùng được ngay.

kín của bể ngay sau khi lắp đặt.

Bể BIOGAS COMPOSITE có áp lực khí Gas cao đến 1,6m cột nước và

Hầm bể xây chỉ có áp lực khí Gas đến 5cm cột nước không có khả

do không phù hợp có thể đào lên di chuyển đi nơi khác một cách dễ dàng.
Khi gặp sự cố sử lý trong vòng 1 giờ là xong, đổ phân vào là sử dụng

Hầm BIOGAS xây bằng gạch không thể làm được điều này.

được ngay.
Bể BIOGAS COMPOSITE có thể lắp thêm nhiều các thiết bị phụ để nâng

Hầm BIOGAS xây bằng gạch do không đủ áp suất khí Gas nên

cao tính hiệu suất sinh khí như: Khử mùi, máy phát điện chạy bằng Gas, nồi

không thể lắp thêm nhiều các thiết bị và phụ kiện khác.

cơm chạy bằng Gas, bình nước nóng chạy bằng Gas, thắp sáng…

Nguồn: Cty TNHH phát triển công nghệ khí sinh học môi trường


1

2.1.2 Khỏi quỏt v hiu qu v hiu qu s dng hm khớ biogas
Vic ng dng cụng ngh hm khớ biogas trong chn nuụi cú hiu qu
hay khụng ph thuc vo rt nhiu yu t. Hiệu qu phải đợc xem
xét trên 3 mặt: hiệu qu kinh tế, hiệu qu xã hi và hiệu quả môi
trờng.
- Phải xem xét đến lợi ớch trớc mắt và lâu dài.
- Phải xem xét cả lợi ích riêng của ngời sử dụng và lợi
ích chung của cả cộng đồng.
- Phải xem xét giữa hiệu quả sử dụng cụng ngh biogas và

quả đạt đợc với chi phí bỏ ra để đạt đợc kết quả. Tiêu
chuẩn của hiệu quả là sự tối đa hoá kết quả với một lợng chi
phí định trớc hoặc tối thiểu hoá chi phí để đạt đợc một
kết quả nhất định. Các nhà sản xuất


và quản lý kinh tế cần phải nâng cao chất lợng các hoạt
động kinh tế nhằm
đạt mục tiêu với một lợng tài nguyên nhất định tạo ra một
khối lợng sản phẩm lớn nhất hoặc tạo ra một khối lợng sản
phẩm nhất định với chi phí tài nguyên ít nhất.
Hiệu quả kinh tế đợc hiểu là mối tơng quan so
sánh giữa lợng kết quả đạt đợc và lợng chi phí bỏ ra
trong hoạt động sản xuất kinh doanh. Kết quả đạt đợc là
phần giá trị thu đợc của sản phẩm đầu ra, lợng chi phí bỏ
ra là phần giá trị của các nguồn lực đầu vào. Mối tơng
quan đó cần xét cả về phần so sánh tuyệt đối và tơng
đối cũng nh xem xét mối quan hệ chặt chẽ giữa hai đại
lợng đó. Phơng án đúng hoặc một giải pháp kinh tế kỹ
thuật có hiệu quả kinh tế cao là đạt đợc tơng quan tối
u giữa kết quả thu đợc và chi phí nguồn lực đầu t .
Vì vậy bản chất của phạm trù kinh tế ng dng cụng ngh
hm khớ
biogas l thay vỡ cỏc s dng cỏc loi phõn hu c gõy ụ nhim mụi trng
thỡ vi mt cụng ngh tiờn tin ngi chn nuụi cú th tn dng nhng loi
phõn ú to ra ngun nng lng an ton cho nh nụng nh: thp sỏng, khớ
t... nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về vật chất của
xã hội.
2.1.2.2 Hiu qu mụi trng
Môi trờng là một vấn đề mang tính toàn cầu, trong

nâng cao mức sống của toàn dân .
Trong ng dng cụng ngh hm khớ biogas, hiệu quả về mặt
xã hội chủ
yếu đợc xác định bằng khả năng gim bt thi gian un nu
trong sinh hot, dnh nhiu thi gian cho gia ỡnh c bit l gii phúng
c sc lao ng cho ngi ph n
Hiện nay, việc đánh giá hiệu quả xã hội ca vic ng dng
cụng ngh hm khớ biogas ang l vn quan tõm khi ỏp dng cụng ngh
khớ t tiờn tin ny vo chn nuụi Vit Nam
S dng cụng ngh khớ biogas hp lý, hiệu quả cao và bền
vững phải quan tâm tới cả ba hiệu quả trên, trong đó
hiệu quả kinh tế là trọng tâm; không có hiệu quả kinh tế
thì không có điều kiện nguồn lực để thực thi hiệu quả xã
hội và môi trờng, ngợc lại, không có hiệu quả xã hội và môi
trờng thì hiệu quả kinh tế sẽ không bền vững.
2.1.3 Cỏc yu t nh hng n vic ỏp dng cụng ngh hm khớ biogas
- Quy mụ chn nuụi: Theo tớnh toỏn ca cỏc nh chuyờn mụn, kớch c
ca hm biogas thớch hp cho nụng tri:


Bảng: 3.4 Công thức tính kích thước của hầm biogas
Gia súc/thể tích

8m3

12m3

16m3

Bò sữa (con)

nghệ hầm khí biogas vì xây dựng hầm khí biogas đòi hỏi các hộ nông dân
phải tập trung chăn nuôi theo quy mô lớn. Trong quá trình xây hầm biogas
quy mô vốn lớn hay nhỏ quyết định đến khả năng xây hầm. Ngoài ra nguồn
gốc về vốn, lãi suất ngân hàng cũng ảnh hưởng đến khả năng xây dựng hầm.
- Vấn đề về kiến thức khoa học: thay đổi cách chăn nuôi truyền thông
đến áp dụng chăn nuôi tập trung theo kiểu quy mô trang trại phải tuân theo
các quy trình mang tính khoa học trong việc xây dựng hầm khi biogas và cải
tiến kỹ thuật từ xây dựng hầm khí biogas bằng gạch theo kiểu truyền thống
đến áp dụng công nghệ kỹ thuật mới.
- Mặt bằng xây dựng chuồng trại trong chăn nuôi: để giảm thiểu ô
nhiễm môi trường đòi hỏi các hộ nông dân phải chăn nuôi theo quy mô tập
trung, cách xa khu dân cư, tránh sự lây lan của các mềm bệnh, vì thế đòi hỏi
phải có diện tích đất đai rộng.
- Nhận thức của hộ chăn nuôi về khả năng xây hầm biogas: Để xây hầm
biogas đỏi hỏi các hộ nông dân phải hiểu biết về hiệu quả mà hầm biogas


mang lại, mạnh dạn xây hầm, thay đổi tập quán chăn nuôi nhỏ lẻ và đun nấu
bằng rơm rạ.
- Vấn đề về cán bộ khuyến nông: triển khai việc áp dụng công nghệ
hầm khí biogas cho các hộ chăn nuôi, tuyên truyền sâu rộng tới các hộ nông
dân để họ thấy được hiệu quả của việc ứng dụng hầm khí biogas từ đó mà đầu
tư kinh phí để xây hầm.
- Chính sách hỗ trợ vốn để xây hầm biogas : Hiện nay có rất nhiều dự
án hộ trợ vốn cho bà con nông dân xây hầm biogas, để việc xây hầm biogas
được triển khai rộng khắp trên địa bàn huyện Bắc Mê đòi hỏi các cấp chính
quyền cần tạo hành lang pháp lý an toàn, thông thoáng, thủ tục nhanh gọn để
các dự án đầu tư vào chăn nuôi hiệu quả.
2.2 Cơ sở thực tiễn
2.2.1 Trên thế giới

- Nepal:
Sức tiêu thụ các năng lượng truyền thống tại các hộ gia đình ở vùng
nông thôn: 85% (75% từ củi đun, chất đốt từ nông nghiệp).
Tổng số mô hình Biogas đã lắp đặt 104 080.
Số huyện đã xây dựng các mô hình Biogas: 65 huyện.
Lịch sử của Biogas bắt đầu từ năm 1965, nền tảng là sự hướng dẫn chỉ
đạo của Late Father B.R.Saubolle trường Xavier's tại Godavari ở Kathmandu,
Nepal. Tuy nhiên trên thực tế Biogas chỉ được quan tâm đến sau khi giá nhiên
liệu đột ngột tăng cao. Nó được bắt đầu từ năm 1975 với tên gọi là "Năm
nông nghiệp". Trong thời gian này có tổng số 200 gia đình lắp đặt với quy mô
là loại hầm nổi hình vòm cầu. Năm 1977, cùng với sự đưa vào của công ty
Gobar, Biogas sinh học được phổ biến. Tuy nhiên, kết thúc năm 1978, phổ
biến được tất cả 708 hầm Biogas loại hầm nổi hình vòm cầu.Thấy được tầm
quan trọng của Biogas sinh học và sự quan tâm chú ý của người dân, chính
phủ đã đưa ra nhiệm vụ lắp đặt 4000 hầm phân hủy loại kế hoạch thứ 7 trong