Khóa luận Đánh giá hiệu quả bể biogas plastic nổi trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Phường Thịnh Đán ,Tỉnh Thái Nguyên

62 trang thiennha21 13/04/2022 5910

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Đánh giá hiệu quả bể biogas plastic nổi trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Phường Thịnh Đán ,Tỉnh Thái Nguyên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

khoa_luan_danh_gia_hieu_qua_be_biogas_plastic_noi_trong_xu_l.pdf

Nội dung text: Khóa luận Đánh giá hiệu quả bể biogas plastic nổi trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Phường Thịnh Đán ,Tỉnh Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  LUÂN VĂN LÝ Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ BỂ BIOGAS PLASTIC NỔI TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH TẠI PHƯỜNG THỊNH ĐÁN, TP THÁI NGUYÊN TỈNH THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học Môi trường Khoa : Môi Trường Khóa học : 2014 – 2018 Thái Nguyên, năm 2018
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  LUÂN VĂN LÝ Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ BỂ BIOGAS PLASTIC NỔI TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH TẠI PHƯỜNG THỊNH ĐÁN , TP THÁI NGUYÊN TỈNH THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học Môi trường Lớp : K46 – KHMT - N02 Khoa : Môi Trường Khóa học : 2014 – 2018 Giảng viên hướng dẫn : TS Dư Ngọc Thành Thái Nguyên, năm 2018
i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn “Đánh giá hiệu quả bể biogas plastic nổi trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Phường Thịnh Đán ,Tỉnh Thái Nguyên” em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình từ các cơ quan, các tổ chức và các cá nhân. Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất tới tất cả các tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu luận văn này. Trước hết em xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Khoa Môi trường, cùng các thầy cô giáo, những người đã trang bị kiến thức cho em trong quá trình học tập. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất,em xin trân trọng cảm ơn Thầy giáo, TS:DƯ NGỌC THÀNH đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn khoa học và giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận văn này. Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn trang trại, cảm ơn gia đình ông Hoàng Văn Thăng đã giúp đỡ, cung cấp thông tin, số liệu cho em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu luận văn. Em cũng xin chân thành cảm ơn gia đình UBND Phường Thịnh Đán –TP Thái Nguyên - tỉnh Thái Nguyên đã tạo điều kiện và tận tình giúp đỡ em trong thời gian thực tập tại trang trại. Do thời gian nghiên cứu có hạn, và đề tài mang tính mới, luận văn của em chắc hẳn không thể tránh khỏi những sơ suất, thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô giáo cùng toàn thể bạn đọc. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 25 tháng 05 năm 2018 Sinh viên LUÂN VĂN LÝ
ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Số lượng lợn phân theo vùng giai giai đoạn 2010 – 2016 8 Bảng 2.2: Số lượng trang trại chăn nuôi phân theo vùng năm 2016 10 Bảng 2.3. Sản lượng khí hàng ngày của một số loại nguyên liệu 13 Bảng 2.4: Thành phần hóa học của một số loại phân từ động vật 16 Bảng 2.5: Thành phần của KSH 16 Bảng 2.6: Tỷ lệ C/N của một số loại phân 17 Bảng 2.7: Nồng độ các chất gây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn kị khí 18 Bảng 3.1: Một số chỉ tiêu phân tích nước thải trước và sau xử lý biogas 30 Bảng 3.2: Một số chỉ tiêu phân tích nước mặt ao bèo 30 Bảng 4.1: Số lượng đàn tại trang trại 34 Bảng 4.2. Lượng nước thải phát sinh từ chăn nuôi 37 Bảng 4.3. Kết quả quan trắc nước thải chăn nuôi trước và sau khi sử lý bằng Biogas ngày 17/4/2018 38 Bảng 4.4. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu nước mặt ao bèo 43
iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Số lượng lợn ở Việt Nam giai đoạn 2010 – 2017 8 Hình 2.1: Thiết bị KSH nắp cố định 23 Hình 2.2. Hình ảnh minh họa 24 Hình 2.3. Mô hình Biogas trong thực tế 25 Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống xử lý chất thải của trang trại 36 Hình 4.2: Biểu đồ so sánh hàm lượng COD đầu vào và đầu ra của bể Biogas 39 Hình 4.3: Biểu đồ so sánh hàm lượng BOD5 đầu vào và đầu ra của bể Biogas 40 Hình 4.4: Biểu đồ so sánh hàm lượng NTS đầu vào và đầu ra của bể Biogas 41 Hình 4.5: Biểu đồ so sánh hàm lượng PTS đầu vào và đầu ra của bể Biogas 42 Hình 4.6 : Biểu đồ so sánh hàm lượng TSS đầu vào và đầu ra của bể biogas 42
iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD : Biochemic Oxygen Demand BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường BVMT : Bảo vệ môi trường COD : Chemical Oxygen Demand QCVN : Quy chẩn Việt Nam KSH : Khí Sinh Học NN&PTNT : Nông nghiệp và phát triển nông thôn TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam THCS : Trung học cơ sở UBND : Ủy ban nhân dân VAC : Vườn ao chuồng VSMTNT : Vệ sinh môi trường nông thôn VSV : Vi sinh vật
v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC BẢNG ii DANH MỤC CÁC HÌNH iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv MỤC LỤC v PHẦN I. MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2 1.2.1. Mục tiêu chung 2 1.3. Yêu cầu của đề tài 3 1.4. Ý nghĩa của đề tài 3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi 4 2.1.1. Định nghĩa về chất thải chăn nuôi 4 2.1.2. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi 4 2.1.3. Phân loại chất thải chăn nuôi 5 2.1.4. Khả năng gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi 5 2.1.5. Ứng dụng của chất thải chăn nuôi 6 2.1.6. Tình hình chăn nuôi lợn ở Việt Nam 7 2.2. Biogas và công nghệ Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi 11 2.2.1. Khái niệm Biogas 11 2.2.2. Đặc tính Biogas 12 2.2.3. Khái niệm Công trình Khí Sinh Học: 12 2.2.4. Các phản ứng hóa học và sự hình thành khí Biogas 12 2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh Biogas 14 2.2.6. Ứng dụng của Biogas trong đời sống và sản xuất 18 2.2.7. Bể Biogas và Bể yếm khí Biogas các yếu tố ảnh hưởng và duy trì hệ thống Biogas 19
vi 2.2.8. vi sinh vật ứng dụng trong chăn nuôi 20 2.2.9. Khái quát về hiệu quả và hiệu quả sử dụng hầm khí Biogas 21 2.2.10. Một số dạng hầm ủ Biogas ở Việt Nam 23 2.3. Tình hình sử dụng Biogas trên thế giới và ở Việt Nam 25 2.3.1. Tình hình sử dụng Biogas trên thế giới 25 2.3.2. Tình hình sử dụng Biogas tại Việt Nam 26 PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 29 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 29 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu 29 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu, 29 3.3. Nội dung nghiên cứu 29 3.4. Phương pháp nghiên cứu 29 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 29 3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp 30 3.4.3. Phương pháp phòng thí nghiệm 30 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32 4.1. Khái quát về Trại Lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng 32 4.1.1. Điều kiện cơ sở vật chất kỹ thuật của Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng . 32 4.1.2. Tình hình sản xuất chăn nuôi lợn tại Trại lợn ông Hoàng Văn Thăng 33 4.2. Đánh giá thực trạng sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng . 35 4.2.1.Hiện trạng nước thải từ trang trại 35 4.2.2. Hệ thống xử lý chất thải Trại lợn ông Hoàng Văn Thăng 35 4.2.3. Nguyên tắc vận hành 36 4.2.4. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi của bể Biogas 37 4.2.5. Đánh giá môi trường nước mặt ao( ao bèo). 43 4.2.6. Đánh giá hiệu quả đối với môi trường từ việc sử dụng Biogas tại trang trại 44 4.2.7. Đánh giá hiệu quả từ việc sử dụng Biogas tại trang trại 46
vii 4.3.Những khó khăn thuận lợi và đề xuất một số giải pháp khắc phục và nâng cao hiệu quả sử dụng Biogas 47 4.3.1. Những thuận lợi 47 4.3.2.Những khó khăn 47 4.3.3. Đề xuất một số giải pháp và nâng cao hiệu quả sử dụng Biogas 48 PHẦN 5. KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 50 5.1. Kết luận 50 5.2. Kiến nghị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC
1 PHẦN I MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Hiện nay sản xuất nông nghiệp ở nước ta hiện đang giữ vai trò chủ đạo,sự phát triển của ngành trồng trọt đã góp phần thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển và giữ vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp.Tuy nhiên việc tăng trưởng chăn nuôi một cách nhanh chóng đã gây ra không ít tác động tiêu cực đến môi trường do chất thải trong chăn nuôi.Việc tìm giải pháp phù hợp để xử lý chất thải sau chăn nuôi trước khi thải ra môi trường là hết sức cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp bền vững. Ở nước ta, việc nghiên cứu các ứng dụng rộng rãi,công nghệ khí sinh học là một trong những giải pháp chủ yếu 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. Theo Cục chăn nuôi Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển nông thôn (NN&PTNT), mỗi năm nghành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75 – 85 triệu tấn chất thải, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng. Hiện nay, hình thức chăn nuôi truyền thống như chuồng trại gần nhà, thậm chí ở một số nơi nuôi gia súc gia cầm trong nhà, chất thải chăn nuôi trược tiếp thải ra môi trường khi chưa qua xử lý, không những gây mùi hôi khó chịu, gây ô nhiễm môi trường xung quanh mà còn gây mất vẻ mỹ quan môi trường. Phân và nước thải từ các hộ chăn nuôi thải ra môi trường chưa qua xử lý trở thành mối đe dọa trực tiếp tới sức khỏe con người và cả vật nuôi và đó còn là môi trường lý tưởng cho ruồi nhặng phát triển. Mật độ ruồi nhặng cao gây ra những bất tiện trong sinh hoạt, chúng còn là những kí chủ trung gian truyền nhiều bệnh truyền nhiễm hết sức nguy hiểm cho con người, vật nuôi. Bên cạnh đó, mùi hôi thối của phân gia súc, gia cầm cũng là mối
2 phiền toái đáng kể không những cho chính hộ chăn nuôi mà còn ảnh hưởng đến các hộ dân sống gần khu vực chăn nuôi. Trước thực trạng đó, để ngành chăn nuôi phát triển hiệu quả và bền vững đòi hỏi phải có các biện pháp quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi hữu hiệu. Thực tế, có rất nhiều dự án nghiên cứu của nhiều tổ chức, cá nhân về việc giải quyết chất thải từ hoạt động chăn nuôi để giảm nguy cơ ô nhiễm cũng như tận dụng lại chất thải chăn nuôi làm nguồn nguyên liệu phục vụ cho các hoạt động nông nghiệp khác. Trong đó, việc tận dụng chất thải chăn nuôi để tạo ra biogas được coi là một biện pháp hiệu quả nhất, không những giảm được nguy cơ ô nhiễm, giải quyết được bài toán năng lượng phục vụ cho sinh hoạt mà còn là giải pháp kinh tế cho những người dân ở nông thôn. Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng và phát triển hệ thống đã gặp phải không ít khó khăn nên tốc độ mở rộng quy mô còn chậm. Xuất phát từ những yêu cầu trên, em tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả bể Biogas Plastic nổi trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Phường Thịnh Đán, TP Thái Nguyên, Tỉnh Thái Nguyên ’’ hướng đến mục tiêu mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng công nghệ Biogas để xử lý chất thải chăn nuôi, đem lại lợi ích kinh tế, nhằm góp phần giải quyết vấn nạn ô nhiễm đang đe dọa môi trường, đáp ứng yêu cầu phát triển nông nghiệp bền vững và xây dựng nông thôn mới ở địa phương. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu chung Đánh giá được hiệu quả xử lý môi trường của bể Biogas Plastic nổi trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn Đánh giá hiệu quả mô hình Biogas đem lại Xem xét đề xuất mô hình Biogas hiệu quả cao trong chăn nuôi
3 1.2.2.Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiệu quả sử lý nước thải chăn nuôi của bể Biogas Plastic nổi tại trại - Thu thập số liệu, mẫu nước đem về phân tích và đánh giá hiệu quả sử lý của bể Biogas Plastic - Học hỏi được những kiến thức khi làm việc tại trang trại để áp dụng đối với cá nhân sau này, thu thập số liệu để hoàn thành báo cáo. 1.3. Yêu cầu của đề tài - Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của bể Biogas tại Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng - Tình hình sử dụng Biogas tại trang Trại - Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử dụng Biogas tại trang trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng 1.4. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa học tập và khoa học: + Nâng cao kiến thức và kĩ năng , rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác bảo vệ môi trường, vận dụng, phát huy và nâng cao kiến thức đã học. + Kết quả nghiên cứu của để tài là cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo về vật liệu và thiết kế các bể Biogas hiệu quả kinh tế và môi trường - Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng bể Biogas Plastic nổi trong xử lý chất thải chăn nuôi tại địa phương
4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi 2.1.1. Định nghĩa về chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi là chất thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi như phân, nước tiểu, thức ăn thừa, xác xúc vật . Chất thải trong chăn nuôi được chia ra làm ba loại: chất thải rắn, chất thải lỏng, chất thải khí. Trong chất thải chăn nuôi có nhiều chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng kí sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con người (bộ NN&PTNT,cục nông nghiệp, 2005)[2]. 2.1.1.1. Ô nhiễm môi trường Theo định nghĩa của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) thì “Ô nhiễm môitrường là sự đưa vào môi trường các chất thải nguy hại hoặc năng lượng đếnmức ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống sinh vật, sức khỏe con người hoặc làm suy thoái chất lượng môi trường”. 2.1.1.2. Ô nhiễm môi trường nước - Sự ô nhiễm môi trường nước là sự thay đổi thành phần và tính chất của nước gây ảnh hưởng đến hoạt động sống bình thường của con người và sinh vật. - Theo hiến chương Châu Âu: Ô nhiễm môi trường nước là sự biến đổi chu yếu do con người gây ra đối với chất lượng nước làm ô nhiễm nước và gây nguy hại cho việc sử dụng, cho nông nghiệp, nuôi cá 2.1.2. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, xác xúc vật chết, thức ăn dư thừa của vật nuôi, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác, độ ẩm từ 50% - 83% và tỉ lệ NPK cao. Chất thải lỏng (nước thải) có độ ẩm cao hơn thường là từ 93% - 98% gồm phần lớn là nước thải của vật nuôi, nước rửa chuồng và phần phân lỏng hòa tan. Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong quá trình chăn nuôi, quá trình phân hủy các chất hữu cơ ở dạng rắn và lỏng (Nguyễn Quang khải ,2009) [7].
5 2.1.3. Phân loại chất thải chăn nuôi - Chất thải rắn: + Phân: Lượng phân gia súc thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi, khẩu phần thức ăn, trọng lượng gia súc. + Xác xúc vật chết: Xác xúc vật chết do bệnh là nguồn ô nhiễm chính cần phải xử lý triệt để nhằm tránh lây lan bệnh cho người và vật nuôi. + Thức ăn dư thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác: Loại chất thải này có thành phần đa dạng như cám, bột cá, bột thịt, các khoáng chất bổ sung, rau xanh, rơ rạ Vì vậy nếu không được xử lý tốt hoặc không đúng phương pháp thì nó sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường tác động đến cơ sở chăn nuôi. - Chất thải lỏng: Trong các loại chất thải của chăn nuôi, chất thải lỏng là loại chất thải có khối lượng lớn nhất. Đặc biệt khi lượng nước thải rửa chuồng được hòa chung với nước tiểu của gia súc và nước tắm gia súc. Đây cũng là chất thải khó quản lý, khó sử dụng. Mặt khác nước thải chăn nuôi có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường nhưng người chăn nuôi ít để ý đến việc xử lý nó - Chất thải khí: Mùi hôi chuồng nuôi là là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kị khí và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa của các chất hữu cơ trong phân, nước tiểu gia súc hay thức ăn thừa sẽ sinh ra các khí độc hại và các khí có mùi hôi thối khó chịu. Các khí này có mặt thường xuyên và gây ô nhiễm chính, các khí này có thể gây hại đến sức khỏe con người và vật nuôi, trong đó NH3, H2S, CH4 được quan tâm nhất. Khí NH3 và H2S được hình thành chủ yếu trong quá trình thối rữa của phân, ngoài ra NH3 còn được hình thành từ sự phân giải urê của nước tiểu. 2.1.4. Khả năng gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi - Ô nhiễm môi trường không khí: Trong chất thải chăn nuôi luôn tồn tại một lượng lớn vi sinh vật hoại sinh. Vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy hòa tan phân hủy các chất hữu cơ và tạo ra các chất vô cơ: NO2, NO3, SO3, CO3 quá
6 trình này xảy ra nhanh không tạo mùi thối. Nếu lượng chất hữu cơ có quá nhiều vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng hết lượng oxy hòa tan trong nước làm khả năng hoạt động phân hủy của chúng kém, gia tăng quá trình phân hủy yếm khí tạo ra các sản phẩm NH3, H2S, CH4, H2, indol tạo mùi hôi, nước có màu đen có váng, là nguyên nhân làm gia tăng bệnh về đường hô hấp, tim mạch ở người và động vật(BNN&PTNT,2011)[4]. - Ô nhiễm đất: Chất thải chăn nuôi khi không được xử lý nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng tồn tại của mầm bệnh trong đất, cây cỏ có thể gây bệnh cho người và gia súc đặc biệt là các bệnh về đường ruột như thương hàn, phó thương hàn, viêm gan, giun đũa, sán lá khi dùng nước thải chưa được xử lí người ta thấy rằng có salmonella và trứng kí sinh trùng trong đất ở độ sâu 50 cm và có thể tồn tại được 2 năm (Nguyễn phước Dân 2007) [5]. Bên cạnh đó việc sử dụng qua nhiều chất kháng sinh, chất diệt trùng, chất kích thích sinh trưởng sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường sống của người và gia súc. - Ô nhiễm nguồn nước: Khi lượng chất thải chăn nuôi không được xử lý đúng cách thải vào môi trường quá lớn làm gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, vô cơ trong nước làm giảm quá mức lượng Oxy hòa tan, làm giảm chất lượng nước mặt gây ảnh hưởng tới hệ vi sinh vật nước. Là nguyên nhân tạo nên nguồn nước chết (nước đen, hôi thối, sinh vật không thể tồn tại) ảnh hưởng đến sức khỏe con người, động vật và môi trường sinh thái. Hai chất dinh dưỡng trong nước thải dễ gây nên vấn đề ô nhiễm nguồn nước đó là Nito và Photpho. Trong nước thải chăn nuôi có chứa một lượng lớn vi sinh vật gây bênh và trứng kí sinh trùng, chúng tồn tại trong nước thải với thời gian là khá lâu từ vài tháng cho đến vài năm. 2.1.5. Ứng dụng của chất thải chăn nuôi - Sản xuất phân bón hữu cơ từ phân gia súc: Phân của các loại vật nuôi là chất hữu cơ, nếu bón trực tiếp cho cây thì cây rất khó hấp thụ, bên cạnh đó phân còn mang nhiều bệnh truyền nhiễm. Nhưng nếu phân được ủ đúng kĩ thuật thì các chất hữu cơ sẽ chuyển sang dạng vô cơ khi đó phân sẽ có tác dụng tốt hơn.
7 - Làm thức ăn thủy sản: Trong nghề nuôi cá các chuyên gia cũng đưa ra các kết luận sau khi nghiên cứu về vấn đề sử dụng chất thải chăn nuôi làm thức ăn cho cá: khi nuôi cá chép thì lượng phân của 30 - 45 con lợn đủ cho diện tích 1ha mặt ao nuôi; nuôi cá rô phi thì cần 50 - 100 con cho 1ha mặt ao. Số phân tối đa có thể dùng cho các ao nuôi cá không được vượt quá 20 tạ/ ha mặt nước trên một ngày đêm, để tránh sự quá tải dẫn đến ô nhiễm nguồn nước và làm cá chết. Tuy nhiên cần chú ý sau mỗi vụ thu hoạch cá cần tẩy sạch đáy ao, phơi khô, tiệt trùng để đảm bảo hiệu quả cho vụ nuôi tiếp theo(Nguyễn phước Dân,2007) [5]. Áp dụng mô hình VAC chính là mô hình tận dụng vật thải môt cách tối đa. - Làm hầm ủ biogas: Một trong những biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi là ủ biogas. Nguyên lý ủ Biogas dựa trên sự phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật yếm khí, hỗn hợp khí sinh ra gồm: NH3, H2S, CH4 trong đó CH4 là sản phẩm chủ yếu. Hầm ủ Biogas có các lợi ích: hạn chế mùi hôi thối, hạn chế các loài ruồi, muỗi, giun sán, vi sinh vật gây bệnh phát triển, góp phần giữ vệ sinh môi trường, vệ sinh phòng bệnh. Cung cấp khí sinh học để đun nấu, thắp sáng, chi phí xây dụng phù hợp với khả năng của hộ nông dân, hiện được Nhà nước hỗ trợ một phần kinh phí (Ấn phẩm ,2013)[1]. 2.1.6. Tình hình chăn nuôi lợn ở Việt Nam Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Chăn nuôi Việt Nam, giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu. Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi lợn của nước ta có biến động cả về tốc độ phát triển, phân bố lại địa bàn và phương thức sản xuất, đồng thời xuất hiện nhiều nhân tố bất ổn như gây ô nhiễm môi trường trầm trọng, vệ sinh an toàn thực phẩm và nhiều dịch bệnh mới Trong giai đoạn 2010 – 2017, số đầu lợn trên cả nước có những thay đổi đáng kể, được thể hiện qua hình dưới đây. [11]
8 40.00 số lượng lợn nuôi (triệu 33.75 35.00 27.75 29.07 30.00 27.37 27.06 26.49 26.26 26.76 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 - 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Thg2 - 2017 số lượng lợn nuôi (triệu con) Hình 2.1: Số lượng lợn ở Việt Nam giai đoạn 2010 – 2017 Nguồn: Tổng cục thống kê, 2010-2017 Số liệu từ biểu đồ cho ta thấy số lượng lợn nuôi trên cả nước có biến động đáng kể qua các năm trong giai đoạn 2010 – 2017. Số lượng lợn trên cả nước liên tục giảm, năm 2013 số lượng lợn giảm 4% so với năm 2010. Năm 2014, số lượng lợn nuôi của nước ta là 26,7 triệu con, dự kiến năm 2015 là 27,1 triệu con (Cục chăn nuôi, 2015). Chăn nuôi lợn ở nước ta cũng có sự khác nhau theo các vùng miền, cụ thể như sau Năm 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 Vùng Đồng bằng sông Hồng 7301,0 7092,2 6855,2 6759,5 8892,8 6824,8 7414,4 Trung Du và miền núi 6602,1 6424,9 6346,9 6328,8 6697,0 6626,4 7175,5 phía Bắc Bắc Trung Bộ và Duyên 5552,9 5253,3 5084,9 5099,4 6799,0 5207,5 5420,6 hải miền Trung Tây Nguyên 1633,1 1711,7 1704,1 1722,3 1551,3 1742,3 1903,3 Đông Nam Bộ 2485,3 2801,4 2780,0 2758,8 3004,9 2890,2 3358,5 Đồng bằng sông Cửu 3798,9 3772,5 3722,9 3595,6 5824,6 3470,4 3803,0 Long Bảng 2.1: Số lượng lợn phân theo vùng giai giai đoạn 2010 – 2016
9 Số liệu từ biểu đồ cho ta thấy số lượng lợn nuôi trên cả nước có biến động đáng kể qua các năm trong giai đoạn 2010 – 2017. Số lượng lợn trên cả nước liên tục giảm, năm 2013 số lượng lợn giảm 4% so với năm 2010. Năm 2014, số lượng lợn nuôi của nước ta là 26,7 triệu con, dự kiến năm 2015 là 27,1 triệu con (Cục chăn nuôi, 2015). Chăn nuôi lợn ở nước ta cũng có sự khác nhau theo các vùng miền, cụ thể như sau: Từ bảng cho thấy vùng Đồng Bằng Sông Hồng là khu vực có tình hình chăn nuôi phát triển nhất trong cả nước, tiếp đó là Trung Du và miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Duyên Hải miền Trung và Đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên số lượng lợn ở những vùng này đang có chiều hướng giảm từ năm 2010– 2013. Bên cạnh đó các vùng như Tây Nguyên và Đông Nam Bộ lại có xu hướng tăng. Đặc biệt là vùng Đông Nam Bộ tăng tới 11%. Về quy mô chăn nuôi lợn ở Việt Nam qua các năm có nhiều biến động. Theo Gautier và cộng sự (2009), phần lớn là chăn nuôi nhỏ lẻ trong các hộ nông dân. Loại quy mô này (1 – 10 con) chiếm tới khoảng 80% tổng đàn lợn, các hình thức chăn nuôi khác với quy mô lớn hơn chỉ mới chiếm khoảng 20%. Trong đó quy mô chăn nuôi trung bình (5-10 nái hay 30 – 100 lợn thịt ) chiếm 10%, quy mô chăn nuôi khá lớn (20-500 nái hay 100 – 4000 lợn thịt) chiếm 5%, cuối cùng là chăn nuôi lớn (trên 500 nái hay trên 4000 lợn thịt) là 5% . Đến năm 2014, theo ông Nguyễn Văn Trọng, Phó Cục trưởng Cục Chăn nuôi, chăn nuôi lợn ở nước ta phổ biến là quy mô nhỏ, chiếm 70% về đầu con và 60% về sản lượng, phân tán trong nông hộ với trên 4 triệu hộ; trong đó chỉ có 1% số hộ nuôi từ 50 con trở lên, 12,7% số hộ nuôi 10- 50 con trở lên, 12,7% số hộ nuôi 10-50 con, số hộ nuôi 1-2 con chiếm tới 51,8%.[3]
10 Tuy nhiên, các năm gần đây xu hướng chăn nuôi lợn theo quy mô trang trại đang ngày càng phát triển. Năm 2011 cả nước có 6.267 trang trại chăn nuôi,năm 2012 là 8.133 trang trại và đến năm 2013 là 9.206 trang trại. Số lượng trang trại chăn nuôi được phân bố ở các vùng khác nhau trên cả nước. Cụ thể được thể hiện trong bảng dưới đây. Bảng 2.2: Số lượng trang trại chăn nuôi phân theo vùng năm 2016 Đồng Trung du Bắc trung Đồng bằng và miền bộ và Tây Đông Bằng Vùng sông núi phía Duyên hải Nguyên Nam Bộ sông Cửu Hồng Bắc miền Trung Long Số lượng 3.779 917 886 478 2204 942 trang trại Nguồn: Tổng cục thống kê chăn nuôi Việt Nam. Chăn nuôi theo hướng trang trại sẽ có điều kiện tốt hơn về quy mô và mức đầu tư để có thế áp dụng các kỹ thuật tiên tiến nhằm cải thiện năng suất sản xuất và nâng cao hiệu quả chăn nuôi. Ngoài ra, chăn nuôi trang trại còn tận dụng tốt tiềm năng quỹ đất ở các vùng gò đồi, đất hoang hóa, tạo công ăn việc làm tăng thu nhập cho người dân. Việt Nam cần có chiến lược phát triển chăn nuôi trong thời kì hiện nay. Ngày 16 tháng 01 năm 2008, thủ tướng Chính phủ ra Quyết định số 10/2008/QĐ – TTg về việc phê duyệt “ Chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020” . Theo chiến lược này: + Đến năm 2020 ngành chăn nuôi cơ bản chuyến sang sản xuất phương thức trang trại, công nghiệp đáp ứng phần lớn nhu cầu 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 năm 2010 đạt khoảng 32% và năm 2016 đạt 39%. + Đảm bảo an toàn dịch bệnh
11 + Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh thực phẩm, khống chế các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi. + Các cơ sở chăn nuôi, nhất là theo phương thức trang trại, công nghiệp và giết mổ, chế biến gia súc phải có hệ thống xử lý chất thải, bảo vệ môi trường và giảm ô nhiễm môi trường. Cụ thể hơn, Bộ NN & PTNT đã ra Kế hoạch phát triển chăn nuôi lợn từ 2016 – 2020 như sau: Đến năm 2020, tổng đàn heo đạt 28,7 triệu con, tốc đô tăng bình quân hàng năm 1,07%. Trong đó, đàn heo ngoại và heo lai đạt trên 90%, tổng đàn heo nái khoảng 3,0 – 3,5 triệu con. [11] 2.2. Biogas và công nghệ Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi 2.2.1. Khái niệm Biogas Biogas (khí sinh học) là một loại khí đốt sinh học được tạo ra khi phân hủy yếm khí phân thải ra của gia súc và các chất hữu cơ (phụ phẩm nông nghiệp). Các chất thải của gia súc và các chất hữu cơ được cho vào hầm kín, ở đó các vi sinh vật sẽ phân hủy chúng thành các chất mùn và khí, khí này được thu lại qua một hệ thống đường dẫn tới lò đốt, phục vụ sinh hoạt của gia đình. Biogas là hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa khoảng 700ºC, nhiệt độ ngọn lửa sử dụng biogas khoảng 870ºC. Thành phần của hỗn hợp khí như sau: - CH4 : 60 - 70%; - CO2 : 30 - 40%; - Hàm lượng hơi nước khoảng 30 - 160 g/m3 ; - Hàm lượng H2S khoảng 4 - 6 g/m3 . Phần còn lại là một lượng khí nhỏ N2, H2, CO, NH3, Trong hỗn hợp khí sinh vật ta thấy CH4 chiếm một lượng lớn và là khí được sử dụng chủ yếu để
12 tạo ra năng lượng khi đốt. Các chất thải sau khi được phân hủy trong hầm kín gần như sạch và có thể thải ra môi trường, đặc biệt nước thải của hệ thống biogas có thể dùng tưới cho cây trồng. 2.2.2. Đặc tính Biogas Đối với khí biogas thì trọng lượng riêng khoảng 0,9 - 0,94 kg/m3 , trọng lượng riêng này thay đổi là do tỉ lệ CH4 với các khí khác trong hỗn hợp. Lượng H2S chiếm một tỷ lệ nhỏ nhưng có tác dụng trong việc xác định nơi hư hỏng của hầm để sửa chữa. Gas có tính dễ cháy trong không khí nếu được hòa lẫn với tỉ lệ 6 - 25 % mới có thể cháy được (vì thế sử dụng gas này có sự an toàn cao). Nếu hỗn hợp khí mà CH4 chỉ chiếm 60% thì 1m3 gas cần 8m3 không khí, nhưng thường khi đốt cháy tốt cần tỷ lệ gas trên không khí từ 1/9 - 1/10[7]. 2.2.3. Khái niệm Công trình Khí Sinh Học: Là công trình bao gồm thiết bị KSH, đường ống và dụng cụ sử dụng khí, bể lưu giữ và chế biến phân hữu cơ. 2.2.4. Các phản ứng hóa học và sự hình thành khí Biogas Khí sinh học có thể thu được từ bất kỳ chất thải hữu cơ nào và giải phóng được một lượng khí Biogas từ 0,4 - 0,6 m3 /kg nguyên liệu hữu cơ khô. Phân ra gia súc có thể được dùng làm “chất mồi” ban đầu, phối trộn với các chất thải thực vật, hoạt động quy trình kỹ thuật dưới tác dụng của VSV yếm khí sẽ cho khí biogas và phân hữu cơ sinh học: - Các nguyên liệu chứa lignhin như rơm rạ băm nhỏ trộn với nước trước khi cho vào ủ để phân hủy. - Sản lượng khí hàng ngày của một số nguyên liệu:
13 Bảng 2.3. Sản lượng khí hàng ngày của một số loại nguyên liệu Lượng gas từ phân Lượng phân gia súc Loài gia súc (lít/kg phân) (kg/ngày) Trâu, bò 22 – 40 5 – 15 Lợn 40 – 60 2,5 – 3,5 Gia cầm 60 – 115 0,07 – 0,09 (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 2005) Quá trình hình thành khí trong hầm Biogas trải qua ba giai đoạn với mỗi giai đoạn có sự có mặt của các chủng loại vi sinh vật khác nhau: - Giai đoạn thủy phân cơ chất: Trong chất thải hữu cơ làm nguyên liệu lên men metan cũng gồm các thành phần chủ yếu Hydratcacbon (chủ yếu là Xenluloza, tinh bột), Protein, Lipit. Ở giai đoạn này các thành phần nói trên bị phân hủy dưới tác động của men Hydrolaza do vi sinh vật tiết ra để hình thành các hợp chất đơn giản hơn có thể tan trong nước (các đường đơn, các peptit, glyxerin, axit béo, axit amin ). Các vi sinh vật tham gia vào giai đoạn này gồm Clostridium Thermocellum chuyển Xenluloza thành rượu etylic, Hydro, CO2, chuyển Xenluboza thành axit lactic, axit axetic. - Giai đoạn hình thành các axit hữu cơ: Dưới tác động của các Enzyme thì các chất hữu cơ dễ tan chuyển thành các axit hữu cơ (axit axetic, axit Propionic, axit Butylic ), rượu etylic, rượu metylic, khí Cacbonic và khí Hidro. Trong giai đoạn này chúng ta có thể gặp một số loài vi khuẩn sống trong điều kiện vô cùng kị khí như là Bacteroides Suminicola, Clostridium, Bifido Bacterium. - Giai đoạn hình thành metan: Đây là giai đoạn quan trọng nhất vì nó là giai đoạn hình thành khí metan, sản phẩm chủ yếu của Biogas. Dưới tác động của các vi khuẩn các axit hữu cơ và các hợp chất khác chuyển thành khí
14 metan, Cacbonic,Oxy, Nitơ, Hidro, Sunfua các vi sinh vật tham gia vào quá trình này là metanobacterium thermoaseticum, methanosarcina barkeri sự tạo thành metan có thể diễn ra theo hai các sau: CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O CH3COOH → CH4 + CO2 - Các axit hữu cơ có phân tử lượng cao sẽ bị phân hủy thành CH4 theo chuỗi phản ứng sau: R- COOH → R1COOH → CH3COOH → CH4 + O2 - Các vi sinh vật ưa ấm hoạt động nhiệt độ tối ưu là 30 - 45ºC, nhiệt độ tối ưu đối với vinh sinh vật chịu nhiệt là 50 - 55ºC, pH thích hợp 6,5 - 8. - Trên thực tế cả 3 quá trình trên hoạt động cùng 1 lúc, liên tục và đồng bộ như một dây chuyền sản xuất, nó ảnh hưởng lẫn nhau, vì thế một giai đoạn bất thường sẽ làm kìm hãm, thậm chí còn gây tê liệt cả hệ thống. 2.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh Biogas 2.2.5.1. Điều kiện kỵ khí tuyệt đối - Là sự lên men để phân hủy một hợp chất hữu cơ trong hầm ủ đòi hỏi phải ở ky khí hoàn toàn. Vì sự có mặt của Oxy sẽ ảnh hưởng lớn đến khả năng hoạt động của vi sinh vật tạo khí, sự tạo khí có thể giảm đi hay ngừng hẳn. 2.2.5.2. Nhiệt độ - Nhiệt độ cũng làm thay đổi đến quá trình sinh khí gas trong hầm ủ, vì nhóm vi khuẩn yếm khí rất nhạy cảm với nhiệt độ. Chúng hoạt động tối ưu ở 31ºC - 36ºC, dưới 10ºC nhóm vi khuẩn này hoạt động yếu, dẫn đến gas và áp lực gas sẽ yếu đi. Tuy nhiên, nhiệt độ cho chúng hoạt động cũng có thể thấp hơn nhiệt độ tối ưu trung bình vào khoảng 20 - 30ºC cũng thuận lợi cho chúng hoạt động. Nhóm vi khuẩn sinh khí methane rất nhạy cảm với sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ, nhiệt độ thay đổi cho phép hàng ngày là 1ºC.
15 2.2.5.3. Ẩm độ - Ẩm độ cao hơn 96% thì tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm, sản lượng gas tao ra ít. Ẩm độ thích hợp nhất cho hoạt động của vi sinh vật là 91 - 96%. 2.2.5.4. pH - pH cũng góp phần quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh khí methane. Vi khuẩn sinh khí methane ở pH từ 6,5 - 8, pH 8 thì hoạt động của nhóm vi khuẩn giảm nhanh. 2.2.5.5. Thời gian ủ - Thời gian ủ ngắn hay dài tùy thuộc vào lượng khí sinh ra. Với nhiệt độ, độ pha loãng, tỷ lệ các chất dinh dưỡng thích hợp kéo dài đến 30 - 40 ngày 2.2.5.6. Hàm lượng chất rắn ( vật chất khô) - Hàm lượng chiếm dưới 9% thì hoạt động của hầm ủ sẽ tốt. Hàm lượng chất rắn thay đổi khoảng 7 - 9 % và phụ thuộc vào khả năng sinh khí ra tốt hay xấu. Ở Việt Nam vào mùa khô nhiệt độ cao sự phân hủy tốt, sự sinh ra biogas tốt nên hàm lượng chất rắn trong hầm giảm nên sự cung cấp chất rắn cao hơn có thể chấp nhận được và ngược lại. 2.2.5.7. Thành phần chất thải - Thành phần chất thải bao gồm phần rắn (phân), phần lỏng (nước tiểu của động vật, nước dội rửa chuồng) và vật liệu lót chuồng, rác, rau, cỏ Đặc tính và tỷ lệ tương ứng các thành phần này thay đổi nhiều hay ít tùy thuộc vào loại động vật, thức ăn, hình thức chuồng trại Rơm và cây cỏ thường được sử dụng để lót chuồng chứa một lượng lớn cacbon, đặc biệt là dạng xenlulo, một lượng nhỏ Nitơ và khoáng chất. Thành phần protein trong phân cung cấp đủ chất dinh dưỡng để vi sinh vật phát triển.
16 Bảng 2.4: Thành phần hóa học của một số loại phân từ động vật Thành phần phân rắn Động vật Lượng nước (%) Nitơ % P2O5 % K2O % Trâu, bò 80 1,67 1,11 0,056 Ngựa 75 2,29 1,25 1,38 Lợn 82 3,75 3,13 2,2 Gà 56 6,27 5,92 3,27 Chim bồ câu 52 5,68 5,74 3,23 (Nguồn: Bộ NN & PTNT, Cục chăn nuôi, 2008)[3] 2.2.5.8. Thành phần của Khí Sinh Học: - Thành phần KSH là hỗn hợp của nhiều chất khí. Thành phần KSH tùy thuộc vào loại nguyên liệu tham gia vào quá trình phân giải và các điều kiện trong quá trình đó như: Nhiệt độ, độ pH, chất lượng nước Nó cũng tùy thuộc cả vào các giai đoạn phân giải. Bảng 2.3 cho ta thấy thành phần của KSH. Bảng 2.5: Thành phần của KSH Loại khí Tỷ lệ (%) Loại khí Tỷ lệ (%) Methane - CH4 50-70 Hidro - H2 0-3 Cacbonic - CO2 30-45 Oxy - O2 0-3 Nitơ - N2 0-3 Hidro sunfua - H2S 0-3 (Nguồn: Bộ NN & PTNT, Cục chăn nuôi, 2008) [3] - Thành phần chủ yếu là N ở dạng Nitrate, Protein.amoniac ( N: tham gia cấu trúc tế bào), C ở dạng Cacbonhydrate (C: tạo năng lượng),mà hai yếu tố trên rất quan trọng cho hoạt đọng của VSV kị khí,tỷ lệ C/N thích hợp từ 25/1 đến 30/1 cho sự phân hủy kỵ khí tốt[8].tỷ lệ C/N của một số loại phâ
17 Bảng 2.6: Tỷ lệ C/N của một số loại phân Loại phân Tỷ lệ C/N Trâu bò 25/1 Lợn 13/1 Gà 5/1-10/1 Người 2,9/1 2.2.5.9. Một số yếu tố khác - Ngoài các yếu tố đã trình bày ở trên, số lượng gas tạo ra nhiều hay ít còn phụ thuộc vào một số yếu tố sau: + Chiều dài và chiều rộng của hầm Biogas: yếu tố này có liên quan đến thời gian lưu lại của dịch phân ngắn hay dài và số lượng phân phù hợp với kích cỡ hầm. + Tỷ lệ phân nước: dịch phân quá loãng thì lượng phân không đủ để phân hủy ngược lại dịch phân quá đặc sẽ gây hiện tượng cứng hầm, tạo lớp váng trên bề mặt của hầm gây cản trở cho quá trình sinh khí. + Từng loại phân khác nhau cho số lượng gas khác nhau. + Số lượng vi sinh vật cũng ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo gas. - Các chất gây trở ngại quá trình sinh khí Biogas: - Vi khuẩn sinh methane dễ bị ảnh hưởng bởi các độc tố và các hợp chất vô cơ, để các vi khuẩn hoạt động tốt các chất gây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn cần nằm trong giới hạn nhất định. Theo nghiên cứu của Nguyễn Việt Năng hàm lượng các chất sau đây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn kị khí:
18 Bảng 2.7: Nồng độ các chất gây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn kị khí STT Tên hóa học Đơn vị Hàm lượng 2- 1 SO4 Ppm 5.000 2 NaCl Ppm 40.000 - 3 NO2 Mg/ml 0.05 4 Cu Mg/l 100 5 Cr Mg/l 200 6 Ni Mg/l 200-500 7 CN- Mg/l 25 8 ABS(*) Ppm 20-40 9 NH3 Mg/l 1.500-3.000 10 Na Mg/l 3.000-5.500 11 K Mg/l 2.500-4.500 12 Ca Mg/l 2.500-4.500 13 Mg Mg/l 1.000-1.500 (*): Alkyl benzene sulfonate 2.2.6. Ứng dụng của Biogas trong đời sống và sản xuất - Cung cấp năng lượng: Khí đốt sinh học ra đời tạo ra một nguồn chất đốt mới nguồn chất đốt không truyền thống ở Việt Nam - nó phục vụ nhu cầu nấu nướng, thắp sáng Tiết kiệm tiền chất đốt, năng lượng thắp sáng, việc nấu nướng dễ dàng, sạch sẽ hơn, đồng thời tiết kiệm được thời gian. - Hạn chế ô nhiễm - bảo vệ môi trường: Hiện nay ô nhiễm môi trường đang là vấn đề nan giải trên thế giới và Việt Nam. Việt Nam trên con đường phát triển kinh tế gặp nhiều vấn đề khó khăn như: + Ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, môi trường sống khắc nghiệt hơn.
19 + Ngành công nghiệp phát triển, đô thị hóa gia tăng. + Nạn gia tăng dân số, đói nghèo, suy dinh dưỡng ở trẻ em. + Rừng tự nhiên bị phá do nhu cầu năng lượng gia tăng, nguồn năng lượng ngày càng cạn kiệt[4]. Sự phát triển của ngành chăn nuôi đã làm gia tăng lượng chất thải cho nên tận dụng nguồn phân làm Biogas sẽ là phương pháp xử lý có thể chấp nhận được vì: + Tạo năng lượng đốt, hạn chế phá rừng. + Xử lý tốt các yếu tố gieo rắc mầm bệnh trong phân vì nước thải sau biogas làm giảm mùi hôi không thấy ruồi nhặng đeo bám, đặc biệt là kí sinh trùng và các mầm bệnh lây lan bị tiêu diệt đáng kể. + Nước thải sau quá trình ủ biogas có thể sử dụng dễ dàng để kết hợp trong mô hình VAC: Phụ phẩm khí sinh học có thể làm phân bón, nước xả khí sinh học có thể làm thức ăn bổ sung cho lợn, cá [1]. Có thể dùng để nuôi tảo, bèo để làm thức ăn cho gia súc, gia cầm. Nước 2.2.7. Bể Biogas và Bể yếm khí Biogas các yếu tố ảnh hưởng và duy trì hệ thống Biogas - Đây là phương pháp xử lý kị khí khá đơn giản, thấy ở hầu hết các cơ sở chăn nuôi quy mô trang trại, kể cả quy mô hộ gia đình.Ưu điểm của bể Biogas là có thể sản xuất được nguồn năng lượng sạch khí sinh học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác Trong bể Biogas các chất hữu cơ được phân hủy một phần,do đó sau Biogas nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp và ít mùi hơn.Bùn cặn trong bể biogas có thể sử dụng để cải tạo đất nông nghiệp, cùng với việc có nguồn năng lượng mới sử dụng, còn góp phần giảm thiểu hiện tượng chặt phá rừng và bảo vệ môi trường.
20 - Nguyên liệu đưa vào: Cần phải bổ sung hàng ngày khối lượng phân đầy đủ nếu quá nhiều hoặc quá ít phân đều có thể sản sinh ra ít khí hoặc không có khí - Khả năng chịu tải trọng cao so với quá trình xử lý hiếu khí : - Thời gian lưu bùn không phụ thuộc vào thời gian lưu nước, một lượng sinh khối lớn được giữ lại trong bể - Chi phí xử lý thấp( không phải cung cấp oxy như quá trình xử lý hiếu khí ); - Tạo ra một nguồn năng lượng mới có thể sử dụng ( khí sinh học- Biogas ); Bên cạnh các ưu điểm trên, quá trình xử lý kị khí có một số nhược điểm sau: - Nhạy cảm với môi trường (nhiệt độ, pH, nồng độ kim loại nặng ): - Phát sinh mùi - Tốc độ phát triển sinh khối chậm Trong công nghệ kị khí cần lưu ý 2 yếu tố quan trọng: -Duy trì sinh khối càng nhiều càng tốt; - Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải và sinh khối vi khuẩn; 2.2.8. vi sinh vật ứng dụng trong chăn nuôi 2.2.8.1. Khử mùi chuồng trại Một số chế phẩm vi sinh vật như EM (Effective Microorganisms) có tác dụng khử mùi chuồng trại ,các chất tạo mùi hôi thối như ammoniac, một số axit béo bay hơi do những vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ tạo ra ,khi sử dụng EM,axit lactic đã làm giảm pH nên ức chế các vi sinh vật gây thối hoạt động Trong chuồng trại có dùng EM các chất gây thối giảm đáng kể, có những chất giảm hàng chục lần làm cho vật nuôi nhanh lớn, giảm thiểu ô nhiễm
21 2.2.8.2.Sản xuất Biogas Biogas - là dạng khí sinh học,được tái tạo từ quá trình phân hủy những chất thải động vật nuôi trong điều kiện hầm kín, nhờ hoạt động của các vi sinh vật,các chất thải này sẽ lên men và tạo khí, trong đó chiếm tới 70% là khí metan,được sử dụng làm chất đốt, ở nông thôn những gia đình nuôi từ 4 con lợn trở lên là đủ điều kiện tạo ra khí đốt này Chỉ cần đầu tư khoảng 5-6 triệu đồng ta có thể xây dựng được một hầm biogas có dung tích trên 3m3, tuổi thọ trung bình khoảng 10-25, kĩ thuật xây dựng bể biogas khá đơn giản, hiệu quả kinh tế tương đối cao.Mỗi năm sử dụng biogas có thể tiết kiệm được 1-2 triệu đồng, trong điều kiện đun nấu thoải mái. Không những thế, hầm biogas còn giúp chuồng trại chăn nuôi luôn sạch sẽ, bếp đun nấu khí biogas luôn tạo không gian thoáng sạch, không bám bụi, không khí độc 2.2.9. Khái quát về hiệu quả và hiệu quả sử dụng hầm khí Biogas Việc ứng dụng công nghệ hầm khí Biogas trong chăn nuôi có hiệu quả hay không phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Hiệu quả phải được xem xét trên 3 mặt: Hiệu quả kinh tế, hiệu quả xã hội, hiệu quả môi trường. - Phải xem đến lợi ích trước mắt và lâu dài. - Phải xem cả lợi ích riêng của người sử dụng và lợi ích chung của cả cộng đồng. - Phải xem xét hiệu quả sử dụng công nghệ Bbiogas và hiệu quả sử dụng nguồn lực khác. Khi đánh giá hiệu quả ứng dụng công nghệ hầm khí Biogas người ta cũng đánh giá trên ba khía cạnh: Hiệu quả về mặt kinh tế, hiệu quả về mặt xã hội, hiệu quả về mặt môi trường.
22 2.2.9.1. Hiệu quả kinh tế - Hiệu quả là một phạm trù kinh tế phản ánh mặt chất lượng của các hoạt động kinh tế. Mục đích của sản xuất và phát triển kinh tế, xã hội là đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về vật chất, tinh thần của toàn xã hội, khi nguồn lực sản xuất của xã hội ngày càng khan hiếm, việc nâng cao hiệu quả là một đòi hỏi khách quan của mọi nền sản xuất xã hội. - Bản chất của phạm trù kinh tế ứng dụng công nghệ hầm khí Biogas là thay vì việc sử dụng các loại phân hữu cơ gây ô nhiễm môi trường thì với một công nghệ tiên tiến người chăn nuôi có thể tận dụng những loại phân đó để tạo ra nguồn năng lượng an toàn cho nhà nông: thắp sáng, khí đốt, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về vật chất của xã hội. 2.2.9.2. Hiệu quả môi trường - Môi trường là một vấn đề mang tính toàn cầu, trong điều kiện hiện nay hiệu quả môi trường được các nhà môi trường học rất quan tâm. Một hoạt động sản xuất được coi là có hiệu quả khi hoạt động đó không gây tổn hại hay có những tác động xấu đến môi trường như đất, nước, không khí và hệ sinh học là hiệu quả đạt được khi quá trình hoạt động sản xuất kinh doanh không làm cho môi trường xấu đi mà ngược lại - Trong sản xuất nông nghiệp, hiệu quả môi trường là hiệu quả mang tính lâu dài vừa đảm bảo lợi ích hiện tại mà không làm ảnh hưởng xấu đến tương lai nó gắn chặt với quá trình khai thác, sử dụng và bảo vệ tài nguyên đất, môi trường sinh thái. - Hiệu quả môi trường được nghiên cứu trong đề tài này tập trung vào hiệu quả ứng dụng công nghệ hầm khí Biogas làm cho chất thải từ chăn nuôi phân hủy nhanh, giảm nồng độ ô nhiễm nước, không gây mùi hôi thối, hạn chế ô nhiễm bầu không khí xung quanh khu vực chuồng trại, hạn chế ô nhiễm nguồn nước sạch cho người và vật nuôi, hạn chế tình hình dịch bệnh lây lan .
23 2.2.9.3. Hiệu quả xã hội - Trong ứng dụng công nghệ hầm khí Biogas, hiệu quả về mặt xã hội chủ yếu được xác định bằng khả năng giảm bớt thời gian đun nấu trong sinh hoạt, dành nhiều thời gian cho gia đình đặc biệt là giải phóng được sức lao động cho người phụ nữ. Hiện nay, việc đánh giá hiệu quả xã hội của việc ứng dụng hầm khí Biogas đang là vấn đề quan tâm khi áp dụng công nghệ khí đốt tiên tiến này vào chăn nuôi ở Việt Nam - Sử dụng công nghệ hầm khí Biogas hợp 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 trường, ngược lại không có hiệu quả về xã hội và môi trường thì hiệu quả kinh tế sẽ không bền vững. 2.2.10. Một số dạng hầm ủ Biogas ở Việt Nam 2.2.10.1. Loại hầm ủ nắp cố định, có vòm đúc - Loại hầm nắp cố định được xây bằng gạch có vòm chứa gas đúc liền với bể chứa dịch phân, thể tích bể chiếm 75% dung tích thiết kế, vòm chứa gas chiếm 25% thể tích thiết kế, phần bể điều áp chiếm 25 - 30 % thể tích tùy nhu cầu gas cần khai thác. Hình 2.1: Thiết bị KSH nắp cố định (Nguồn: [12]
24 Loại bể này kích thước tùy theo nhu cầu xử lý của hộ chăn nuôi (tùy số lượng đàn lợn mà thiết kế thể tích bể chứa cho phù hợp để xử lý). Cấu tạo của bể thường hình trụ tròn, vòm chứa gas hình chóp cụt, bể điều áp hình chữ nhật hay tròn, vuông tùy địa hình. Các loại bể lớn xây hình hộp cỡ kích thước 50 – 200 m3 phục vụ cho các trại chăn nuôi và lò mổ nhu cầu xử lý lớn, xây chìm trong lòng đất nên độ bền cao, nước thải tự chảy vào hầm chứa, ít tốn diện tích, có thể sử dụng mặt bằng để chăn nuôi trên nóc bể, giữ nhiệt độ ổn định vào mùa lạnh và mùa mưa, thích hợp cho vi sinh phát triển, áp lực gas mạnh, có thể dẫn đi xa (300 m) nấu nhanh, sử dụng cho thắp sáng tốt. Nhược điểm: Phải đào đất nhiều, vùng thấp trũng phải bơm nước khi thi công. 2.2.10.2.loại bể Biogas hệ trang trại Hình 2.2. Hình ảnh minh họa (Nguồn: [12] Loại bể này thường có kích thước lớn (tùy số lượng đàn lợn của trang trại mà thiết kế thể tích bể chứa cho phù hợp để xử lý). Cấu tạo của bể thường có dạng hình vuông ,hình chữ nhật. Kích thước từ 50-200m3 áp lực gas mạnh có thể dẫn đi xa ,nấu ăn và thắp sáng tốt.Vì có thể tích lớn nên nó chiếm một
25 phần diện tích của trang trại ,đặc điểm của loại bể là xây dựng bằng nguyên vật liệu gạch với xi măng nên có thể xây một cách nhanh ,hiệu quả xử lý với số lượng lớn Trên đây là mô hình những hầm Biogas theo lý thuyết, nhưng trong thực tế thường xây dựng theo dạng hình tròn, kiểu dáng này được áp dụng ngay khi đưa vào Việt Nam. Mô hình bể Biogas phổ biến trong thực tế có rất nhiều dạng để phù hợp áp dụng vào đời sông sản xuất. Hình 2.3. Mô hình Biogas trong thực tế (Nguồn: [10] 2.3. Tình hình sử dụng Biogas trên thế giới và ở Việt Nam 2.3.1. Tình hình sử dụng Biogas trên thế giới Với nhận thức công nghệ sinh học là công nghệ khí liên ngành đa mục tiêu đa mục đích nên chính phủ nhiều nước trên thế giới đã và đang quan tâm đưa ra những chính sách, những chương trình mạnh mẽ thúc đẩy sử dụng nguồn năng lượng khí sinh học với mục tiêu khai thác toàn diện các lợi ích của nó, các chính sách thúc đẩy công nghệ khí sinh học đã được chứng minh trên các lợi ích kinh tế, xã hội như: bảo vệ môi trường, cung cấp năng lượng, tạo ra các hoạt động kinh tế cho các vùng hẻo lánh, đa dạng hóa các nguồn năng lượng. Ở các nước phát triển mạnh trên thế giới, nguồn năng lượng và
26 nguồn phân bón dồi dào, cho nên việc ứng dụng kĩ thuật Biogas chủ yếu là để giải quyết vấn đề môi trường. Ở các nước này thường có dạng hầm ủ theo nhiều kiểu xây dựng khác nhau với dung tích khoảng 1 triệu đến 2 triệu m3 . Chúng hàng ngày tiêu thụ hàng chục tấn phân người, phân gia súc và rác thải từ các thành phố lớn. Tiêu biểu ở tiểu bang Florida (Mỹ), Thụy Sỹ, Canada, Hà Lan. Ở châu Á Trung Quốc và Ấn Độ có số lượng Biogas nhiều nhất. Theo điều tra về số liệu chăn nuôi năm 2003 thì lượng gia súc, gia cầm tương đương nhau và đạt xấp xỉ 500 triệu con mỗi loại. 2.3.2. Tình hình sử dụng Biogas tại Việt Nam 2.3.2.1. Khái quát tình hình phát triển hầm khí Biogas tại Việt Nam Trước những khó khăn do hạn chế của công nghệ Biogas và những bức xúc cần được giải quyết sớm nhằm hỗ trợ cho bà con nông dân đẩy mạnh phát triển chăn nuôi, giải quyết và khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường, trung ương hội VACVINA đã thiết kế mô hình “ Biogas VACVINA cải tiến”. Hầm Biogas cải tiến là một mô hình đảm bảo phát triển bền vững cho vùng nông thôn Việt Nam. Đến nay, công nghệ khí sinh học đã được phát triển rộng lớn ở Việt Nam, ước tính có khoảng 120.000 hầm Biogas đã được xây dựng và đang hoạt động, trong đó khoảng 20.000 hầm dạng túi nilông, còn lại là loại hầm kiên cố có nắp. Nhiều tổ chức đã tham gia phát triển công nghệ này nhờ những nguồn tài trợ khác nhau. Hiện nay có khoảng 10 kiểu thiết bị khí sinh học đang được áp dụng tại Việt Nam. Số lượng mô hình Biogas tăng nhanh, đặc biệt ở Thành phố Hải Phòng, Thái Nguyên, Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Cao Bằng, Ngoại thành Hà Nội. 2.3.2.2. Tình hình triển khai các dự án biogas ở Việt Nam Có hai xu hướng chính sản xuất ứng dụng Biogas tại Việt Nam: sử dụng Biogas phục vụ đun nấu và phát điện cho chiếu sáng ở quy mô hộ gia đình và , sử dụng biogas cho phát điện và làm nhiên liệu/sưởi ở một quy mô lớn hơn (quy mô công nghiệp).
27 Ở quy mô hộ gia đình, hiện nay có khoảng 500.000 hầm phân hủy biogas. Tuy nhiên, hầu hết các hầm này đều có quy mô nhỏ (dưới 10m3) được xây dựng bởi các hộ gia đình. Năm 2007 Cục Chăn nuôi, thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và tổ chức hợp tác phát triển Hà Lan (SNV) thực hiện dự án “Chương trình Khí sinh học cho Ngành Chăn nuôi Việt Nam 2007- 2011”. Mục tiêu tổng thể của dự án là góp phần phát triển nông thôn qua việc sử dụng công nghệ khí sinh học, xử lý chất thải chăn nuôi, cung cấp năng lượng sạch và rẻ tiền cho bà con nông dân, góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng, tạo thêm công ăn việc làm ở nông thôn, làm giảm thiểu sử dụng nguyên liệu hóa thạch, giảm hiện tượng phá rừng và giảm phát khí nhà kính. Đến cuối năm 2007 dự án đã hỗ trợ xây dựng trên 37.000 công trình khí sinh học đào tạo hơn 300 kỹ thuật viên tỉnh và huyện, 600 đội thợ xây công trình khí sinh học và tổ chức hàng ngàn cuộc hội thảo tuyên truyền và tập huấn người sử dụng khí sinh học. Năm 2012 có 0,3% trong số17.000 các trang trại lớn đã sử dụng khí sinh học. Chiến lược quốc gia của Chính phủ về Cung cấp nước sạch và vệ sinh môi trường đặt mục tiêu là đến năm 2020 sẽ có khoảng 45% trang trại sử dụng hệ thống quản lý chất thải, đặc biệt là bể Biogas để xử lý và quản lý chất thải( An ninh năng lượng và Môi Trường tổng quan thị trường Biogas ở Việt Nam 2012) 2.3.2.3. Những kinh nghiệm trong phát triển hầm Biogas ở một số tỉnh thành trong nước  Phát triển hầm Biogas ở tỉnh Thái Nguyên Thái Nguyên là tỉnh có ngành chăn nuôi phổ biến, chính vì vậy mà lượng chất thải từ nguồn này là một vấn đề đang rất được quan tâm. Được sự quan
28 tâm của UBND tỉnh, các ban ngành, được sự ủng hộ của người dân cũng như đội ngũ cán bộ nhiệt tình, sự hỗ trợ của dự án chương trình KSH cho ngành chăn nuôi Việt Nam. Hầm ủ Biogas là mô hình đang ngày càng được phổ biến trong nước nói chung và Thái Nguyên nói riêng. Theo báo cáo kết quả thực hiện dự án KSH, tổng số các công trình đã nghiệm thu năm 2004 và 6 tháng đầu năm 2005 là 1.083 công trình, công tác tuyên truyền cũng được thực hiện tại các xã với đông đảo người dân tham gia. Đến tháng 11/2005 tỉnh Thái Nguyên đã hoàn thành công trình thứ 6.000 tại tỉnh. Đến nay, con số đó đã tăng lên gấp nhiều lần, công nghệ Biogas đã góp phần rất lớn vào việc giải quyết chất thải chăn nuôi trên địa bàn tỉnh, đồng thời cung cấp nguồn năng lượng phục vụ cho cuộc sống sinh hoạt của người dân trên địa bàn tỉnh.  Phát triển Biogas ở Hà Nội Trước thực trạng về mức độ phát triển chăn nuôi và ô nhiễm môi trường ở nông thôn hiện nay. Năm 2003, trung tâm khuyến nông Hà Nội đã được sự chỉ đạo của Sở NN & PTNT giao cho việc xây dựng kế hoạch, đề nghị xin được tham gia dự án KSH quốc gia trong chương trình hợp tác chai chính phủ Việt Nam và Hà Lan. Năm 2004, Hà Nội đã được sự chấp thuận của cục Nông nghiệp văn phòng dự án KSH quốc gia là 1 trong 12 tỉnh thành được tham gia chương trình dự án với tổng quy mô 1.000 công trình trong 2 năm 2004 và 2005 tổng số kinh phí là 1,8 tỷ đồng. Trong đó kinh phí hỗ trợ của dự án KSH quốc gia là 1,2 tỷ đồng, kinh phí đối ứng của Hà Nội là 600 triệu đồng. Đến năm 2010, Hà Nội đã xây dựng được trên 9.000 hầm Biogas, hầu hết số hầm đều đạt hiệu quả và được người dân đánh giá cao.
29 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 Chất thải chăn nuôi trước và sau khi xử lý bằng Biogas. 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu - Hệ thống sinh học yếm khí (Biogas)xử lý chất thải chăn nuôi lợn tại gia đình ông Hoàng văn Thăng, Tổ 16 - Phường Thịnh Đán -TP Thái Nguyên- Tỉnh Thái Nguyên 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu, - Địa điểm: Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng, Tổ 16 – Phường Thịnh Đán -TP Thái Nguyên-Tỉnh Thái Nguyên - Thời gian: 15/1/2018 đến 29/4/2018 3.3. Nội dung nghiên cứu - Điều kiện cơ sở vật chất và tình hình sản xuất chăn nuôi lợn Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng - Thực trạng sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi ở Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng - Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm khí Biogas trong xử lí chất thải chăn của trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng - Những vấn đề khó khăn và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng Biogas, bảo vệ môi trường ở Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng 3.4. Phương pháp nghiên cứu 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp - Số liệu thứ cấp được thu thập thông qua hệ thống sổ sách báo cáo của Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng, các báo cáo, đề tài đã làm những năm trước có liên quan đến xử lý chất thải chăn nuôi tại trại
30 3.4.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp - Phỏng vấn trực tiếp chủ trang trại và một số công nhân làm việc tại trang trại số liệu có liên quan đến đề tài - Điều tra trực tiếp những hộ gia đình trong khu vực xung quanh trang trại - Điều tra bằng phiếu điều tra từng người sống xung quanh trang trại - Phân tích mẫu nước thải trước và sau xử lý bằng bể Biogas plastic - Phân tích tầng nước mặt tiếp nhận nước thải sau xử lý 3.4.3. Phương pháp phòng thí nghiệm - Phương pháp lấy mẫu: trực tiếp lấy mẫu trước và sau xử lý bể Biogas tại điểm đã xác định Phương pháp phân tích mẫu: Bảng 3.1: Một số chỉ tiêu phân tích nước thải trước và sau xử lý biogas STT Các chỉ tiêu phân Theo tích 1 pH TCVN 6492:2011 2 BOD5 TCVN 6001-1:2008 3 COD TCVN 4565-88 4 Nts TCVN 5987:1995 5 Pts TCVN 6202:2008 Bảng 3.2: Một số chỉ tiêu phân tích nước mặt ao bèo STT Chỉ tiêu Theo 1 PH TCVN 6492:2011 2 COD TCVN 6491:1999 3 BOD TCVN 6001-1:2008 4 DO TCVN 7324:2004 5 TSS TCVN 6625:2000
31 3.3.2.4. Phương pháp so sánh - So sánh các kết quả, số liệu thu thập được để đưa ra hiệu quả sử dụng công nghệ Biogas trong chăn nuôi. - So sánh kết quả phân tích mẫu với QCVN 62-MT:2016/BTNMT 3.3.2.5. Phương pháp thống kê, tổng hợp và xử lý số liệu - Phương pháp thống kê toán học. - Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu khảo sát được xử lý trên phần mềm Word, Excel
32 PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Khái quát về Trại Lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng 4.1.1. Điều kiện cơ sở vật chất kỹ thuật của Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng * Hệ thống chuồng trại - Hệ thống chuồng trại được xây dựng trên nền đất cao, dễ thoát nước. Được bố trí tách biệt với khu hành chính và hộ gia đình, thường được xây dựng theo hướng Đông Nam - Tây Bắc, đảm bảo mát về mùa hè, ấm về mùa đông. Xung quanh khu sản xuất có hàng rào bao bọc và có cổng ra vào riêng. Trang trại có tổng diện tích 700m2 . Trại của hộ gia đình luôn luôn được nâng cấp hệ thống chuồng trại. Hiện nay trại đã xây dựng xong với quy mô phù hợp theo hướng chăn nuôi kiểu công nghiệp. - Hệ thống chuồng lồng làm bằng kim loại , nền sàn bê tông cho lợn nái chờ phối và lợn nái chửa. Chuồng lồng, nền sàn nhựa cho lợn nái đẻ, lợn con và lợn sau cai sữa cùng với hệ thống nước uống tự động. Hệ thống che chắn kín đáo thoáng mát về mùa hè, ấm áp về mùa đông. - Hệ thống mái che hai ngăn có độ thông thoáng tốt, có tường rào bao quanh để ngăn chặn dịch bệnh từ bên ngoài xâm nhập vào khu chăn nuôi. Ở cuối mỗi ô chuồng đều có hệ thống thoát phân và nước thải. Hệ thống nước sạch được đưa về từng ô chuồng, đảm bảo cho việc cung cấp nước uống tự động cho lợn, nước tắm cho lợn và nước rửa chuồng hàng ngày. Trại đã lắp đặt hệ thống nước máy đảm bảo cung cấp đủ nước sạch cho lợn uống, tắm và vệ sinh chuồng trại. - Hệ thống mương thoát nước thải chăn nuôi được xây dựng có nắp đậy và nối liền nhau giữa các gian chuồng, hệ thống thông gió làm mát hoạt động liên tục nhằm làm thông thoáng khí và làm mát không khí trong chuồng
33 - Hệ thống xử lý chất thải: cùng với việc phát triển trang trại đã xây dựng một bể Biogas nhằm xử lý giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ nước thải chăn nuôi. - Các công trình khác: + Gần khu chuồng, trại cho xây dựng một phòng kỹ thuật, một nhà kho, phòng thay đồ, phòng tắm, nhà vệ sinh. Phòng kỹ thuật được trang bị đầy đủ dụng cụ thú y như: Panh, dao mổ, bơm tiêm, kìm bấm số tai, kìm bấm nanh, bình phun thuốc sát trùng, cân, các loại thuốc thú y đồng thời cũng là phòng trực của các cán bộ kỹ thuật. Nhà kho được xây dựng gần khu chuồng, là nơi chứa thức ăn và các chất độn chuồng phục vụ cho sản xuất. Bên cạnh đó, trại còn cho xây dựng một giếng khoan, bể chứa nước, máy bơm nước đảm bảo cung cấp nước sạch cho sản xuất sinh hoạt. Khu hành chính của trại gồm có: Một phòng làm việc của ban lãnh đạo trại cùng cán bộ hành chính, một phòng hội trường rộng rãi làm nơi hội họp, học tập cho cán bộ công nhân viên, một phòng dành riêng cho trạm trưởng và một phòng cho trạm phó nơi xử lý các công việc. + Các công trình khác gần khu chuồng, trại cho xây dựng một phòng kỹ thuật, một nhà kho, phòng. 4.1.2. Tình hình sản xuất chăn nuôi lợn tại Trại lợn ông Hoàng Văn Thăng  Về chăn nuôi Trại giống lợn ông Hoàng văn Thăng là một trại giống trực thuộc hộ gia đình, giống vật nuôi cho địa bàn phường Thịnh Đán và các xã bên cạnh và Thành phố có chức năng và nhiệm vụ chính: - Trại là một cơ sở cung cấp con giống nên được giao nhiệm vụ nuôi giữ, nhân giống và chọn lọc đàn lợn ông bà giống ngoại để sản xuất đàn lợn giống bố
34 mẹ, cung cấp giống cho bà con nông dân và các cơ sở chăn nuôi khác quanh vùng và khu vực lân cận. Nhằm mục đích tăng đàn nái ngoại trong nhân dân, cung cấp đủ đực giống cho lai kinh tế và một phần nhân thuần nuôi thịt để tăng tỷ lệ nạc trong thịt lợn, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng - Với chức năng và nhiệm vụ trên, đánh giá được những khó khăn và thuận lợi của trại, cho nên trong những năm vừa qua ngành chăn nuôi lợn của trại có những bước phát triển đáng kể. Cho đến nay trại đã tiến hành khoán sản phẩm đến từng công nhân. Chính vì vậy, đã kích thích tinh thần làm việc, tinh thần trách nhiệm của mỗi công nhân. Do vậy, tỷ lệ số lợn con sơ sinh luôn đạt tỷ lệ cao, số lợn cai sữa và số lợn hậu bị đạt tiêu chuẩn luôn đạt chỉ tiêu, số lợn thịt cũng đạt và vượt chỉ tiêu khoán về khối lượng và đạt đầu con. Số lượng đàn hiện tại của trang trại: Bảng 4.1: Số lượng đàn tại trang trại STT Loại lợn Đơn vị Số lượng 1 Lợn nái Con 60 2 Lợn nái hậu bị Con 10 3 Lợn thịt Con 70 4 Lợn đực Con 6 Tổng Con 146 (Trại Lợn ông Hoàng văn Thăng 2018)  Về trồng trọt Nhiệm vụ chính của trại lợn ông Hoàng văn Thăng là chăn nuôi. Cho nên trong những năm vừa qua việc phát triển ngành trồng trọt chỉ là một lĩnh vực phụ nhằm phục vụ cho chăn nuôi và tận dụng chất thải của chăn
35 nuôi là chủ yếu. Tổng diện tích trồng trọt của trại là 1 ha . Một phần diện tích nhỏ được trồng rau nhằm cung cấp nguồn rau xạch cho bữa ăn hàng ngày của công nhân vien tại trang trại, phần còn lại triển khai trồng cây ăn quả như: vải, nhãn, xoài, táo \ và một số cây khác như ngô cỏ nhằm xây dựng thành một mô hình sản xuất khép kín, cân bằng sinh thái đảm bảo một môi trường trong lành. 4.2. Đánh giá thực trạng sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng . 4.2.1.Hiện trạng nước thải từ trang trại Trang trại hiện có mười nhà chuồng hoạt động, nước thải từ những nhà chuồng này có lẫn nhiều tạp chất như: chất sát trùng, chất tẩy rửa, cặn bã thải Tuy nhiên trang trại chưa có hệ thống sử lý riêng, mà chỉ thu lượng nước thải tập trung bằng mương vào một bể nhỏ rồi vào Biogas.Vì trong nước thải có chứa nhiều tập chất như phân, thức ăn thừa thải ra dính bám ở mương thoát, lắng đọng ở hố gom gây mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trường. Nên việc xử lý vệ sinh nước thải đạt tiêu chuẩn nhằm đảm bảo tránh được các mầm mống gây bệnh cho đàn lợn tại trang trại, môi trường làm việc của cán bộ nhân viên vô cùng cần thiết. 4.2.2. Hệ thống xử lý chất thải Trại lợn ông Hoàng Văn Thăng - Điểm xây dựng: Bể Biogas được xây khá xa các nhà chuồng còn ao bèo được thiết kế ngay cạnh bể Biogas và các khoảng 5m với nhà chuồng đầu.
36 Sơ đồ hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi gia đình ông Hoàng Văn Thăng Túi khí M ương nư ớ c Phần váng Hố thu Chất lơ lửng Bể biogas Phần sinh khí Chất lơ lửng Nhà chuồng Chất cặn lắng Hệ thống vòi B ế p Tầng trên là bèo Bên dưới là cá Ao bèo bùnbbi bùn Bùn đáy Nước chảy ra ngoài Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống xử lý chất thải của trang trại 4.2.3. Nguyên tắc vận hành Nước thải bắt đầu từ những nhà chuồng sẽ chảy ra chung một mương và từ mương nước sẽ hòa vào hố gom tại đây các chất: thức ăn thừa, phân cặn, chất tẩy rửa sẽ hòa vào làm một trước khi đi vào bể Biogas, sau khi đi vào bể sử lý song thì nước thải sẽ chảy ra ngoài ao bèo còn phân sẽ được giữ lại trong bể, nước thải ra ao bèo sẽ được bèo xử lý một lần nữa trước khi thải ra ngoài môi trường cộng với sự khuấy động của cá càng làm cho sự phân giải
37 sử lý các chất mọt nhanh hơn, khí gas từ bể Biogas sẽ được hệ thống vòi thu lại và dẫn tới nhà bế để xử dụng.  Một số thông số: - Bể biogas được xây dựng bằng gạch, bể có chiều sâu là 4m, chiều dài 50m, dung lượng 6000m khối, mặt bên trên được phủ bằng một lớp bạt màu đen. - Hố gom được xây bằng gạch có chiều sâu là 2m, rộng 2m, có nắp đậy. - Ao bèo được xây bằng đá rất kiên cố bề dày của thành là 40cm chiều cao của ao là 3m, nước thải phải chảy qua một tấm chắn bằng kim loại và nước trong ao phải đầy bằng của tràn mớiđi ra bên ngoài diện tích ao khoảng 4000 m2 Bảng 4.2. Lượng nước thải phát sinh từ chăn nuôi Mùa Công suất (m3/ngày) Mùa đông 2-3 Mùa hè 7-8 (Nguồn: Kết quả điều tra) Lượng nước thải giữa hai mùa là hoàn toàn khác nhau, mùa đông do chịu ảnh hưởng của rét, nhiệt độ bên trong chuồng vẫn được đảm bảo nhưng lượng nước để vệ sinh tắm cho lợn chỉ từ 2-3 khối nước trên ngày, còn vào mùa nóng nhiệt độ tăng cao vầ kéo dài cộng với việc mặt sân giữa các gian nhà chuồng và xung quanh đều bê tông hóa nên việc hắt khí nóng vào bên trong nhà chuồng khá nhiều nên việc làm mát và vệ sinh hàng ngày cần rất nhiều nước từ 7-8 khối trên ngày và có thể hơn. 4.2.4. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi của bể Biogas Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao, đặc biệt là BOD, COD, Nito, Phospho và sinh vật gây bệnh. Để đánh giá được mức độ hiệu quả của việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường ta tiến hành xác định và phân tích một số mẫu nước thải trước và sau bể Biogas được lấy tại trang trại.
38 Bảng 4.3. Kết quả quan trắc nước thải chăn nuôi trước và sau khi sử lý bằng Biogas ngày 17/4/2018 QCVN 62- Chỉ đầu vào Đầu ra Hiệu suất Đơn vị MT:2016/BTNMT tiêu Biogas Biogas xử lý (%) Cột B PH - 5,5 – 9 6,1 5,1 - BOD mg/l 100 5 420,1 94,2 77,6 COD mg/l 300 859,6 254 70,5 N mg/l 150 ts 148,0 49,45 66,6 P mg/l 150 ts 24,2 11,4 53,0 Tổng chất rắn lơ mg/l 158,0 28,8 81,8 150 lửng MPN 86,7 Coliform 2,4x106 1,8x105 5000 /100ml Bảng 4.3: Thể hiện kết quả phân tích mẫu trước và sau khi xử lý của bể Biogas trong đó: - Bảng có hai mẫu nước đầu vào và đầu ra của bể Biogas - QCVN 62-MT:2016/BTNMT Cột B: Là cột giá trị để so sánh ( Cột B Bảng 1quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi khi xả ra nguồn nước không dung cho mục đích cấp nước sinh hoạt) Nhận xét: - pH: là một thông số chỉ số đo độ hoạt động của các in hiđro (H+ ) trong dung dịch cho nên pH cũng chính là độ axit hay bazơ của mẫu nước, cụ thể: pH 7 là môi trường Bazơ, pH = 7 là môi trường trung tính. Như các phần trên ta đã nói thì các vi sinh vật hoạt động thích hợp trong mức pH từ 6,5 - 8 nên việc ổn định pH trong hầm ủ
39 để cho các vi sinh vật phát triển một cách tốt nhất luôn là một vấn đề quan trọng trong việc vận hành hầm Biogas. Đối với mẫu nước đầu ra do có sự hoạt động mạnh của các vi sinh vật nên mẫu nước này có giá trị pH nằm trong khoảng giá trị thích hợp hơn, các giá trị 6,1; 5,1 đều nằm trong giá trị giới hạn của QCVN đối với nước thải từ 5,5 - 9. Sau việc đo pH thì ta thấy việc ổn định pH trong hầm Biogas đã được ổn định và nằm trong mức an toàn - COD: Đối với mẫu nước Biogas thì qua quá trình phân tích và xác định cho ta thấy hiệu quả xử lý ô nhiễm của Biogas khá cao. 900 800 700 600 500 COD đầu vào 400 COD đầu ra 300 200 100 0 COD QCVN 62- MT:2016/BTNMT Hình 4.2: Biểu đồ so sánh hàm lượng COD đầu vào và đầu ra của bể Biogas Biểu đồ 4.2: thể hiện kết quả phân tích mẫu COD đầu vào và đầu ra của bể biogas thì ta thấy rõ là hàm lượng chất chất hữu cơ trong mẫu có thể phân hủy được bằng con đường hóa học ở đầu ra giảm từ 3 - 4 lần so với mẫu đầu vào. Hiệu suất xử lý COD của hầm Biogas khoảng 70 - 80%. mẫu đầu vào của hầm biogas có thông số COD có giá trị rất cao là 859,6 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép , nhưng sau khi xử lý qua hầm ủ biogas thì COD giảm
40 mạnh chỉ còn 254 mg/l, giá trị COD chỉ còn -46 mg/l. Vậy ta thấy Biogas là một trong những cách hữu hiệu để xử lý COD có trong chất thải chăn nuôi. - BOD: 450 400 350 300 250 BOD đầu vào 200 BOD đầu ra 150 100 50 0 BOD QCVN 62- MT:2016/BTNMT Hình 4.3: Biểu đồ so sánh hàm lượng BOD5 đầu vào và đầu ra của bể Biogas Biểu đồ 4.3: thể hiện kết quả phân tích mẫu BOD5 đầu vào và đầu ra của bể biogas ta thấy rõ là hàm lượng BOD5 giảm một cách rõ rệt. Hiệu suất xử lý BOD5 của hầm biogas , mẫu đầu vào của hầm Biogas có thông số BOD5 có giá trị rất cao là 420,1 mg/l, vượt quá tiêu chuẩn cho phép , nhưng sau khi xử lý qua hầm ủ biogas thì BOD5 giảm mạnh chỉ còn 94,2mg/l. Vậy ta thấy biogas là một trong những cách hữu hiệu để xử lý BOD5 có trong chất thải chăn nuôi. - Nitơ tổng số: Nitơ tổng số(Nts): trong nước thải tồn tại dưới dạng hợp chất chủ yếu là 3 dạng: Các hợp chất hữu cơ, amoni và các hợp chất dạng oxy hóa (nitrit và nitrat). Như vậy tổng Nito (NTS) là tổng hợp tất cả các dạng Nito có trong nước thải. Sự có mặt của Nito trong nước thải có thể gây nhiều ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
41 Khi trong nước thải có nhiều amoniac có thể gây độc cho cá và hệ động vật thủy sinh, làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước. Khi hàm lượng Nito trong nước cao cộng thêm hàm lượng phospho có thể gây hiện tượng phú dưỡng nguồn tiếp nhận và làm nước có màu và mùi khó chịu đặc biệt là lượng oxy hòa tan trong nước giảm mạnh gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong ao. 160 140 120 100 Nts đầu vào 80 Nts đầu ra 60 40 20 0 Nts QCVN 62- MT:2016/BTNMT Hình 4.4: Biểu đồ so sánh hàm lượng NTS đầu vào và đầu ra của bể Biogas Qua biểu đồ 4.4:so sánh ta thấy trong nước thải chăn nuôi chưa qua xử lý hàm lượng Nito rất cao đạt giá trị cao nhất tới 148,0 mg/l gấp nhiều lần so với giới hạn QCVN62-MT:2016/ BTNMT. Nhưng sau khi qua xử lý bằng biogas hàm lượng Nito tổng số đã giảm và chỉ còn vượt quy chuẩn từ 4 - 5 lần, hàm lượng NTS giảm với hiệu suất xử lý khoảng 50 – 66,6%. Như vậy hầm biogas cũng làm giảm nồng độ Nito trong nước thải chăn nuôi và khi thải ra môi trường sẽ làm giảm nguy cơ phú dưỡng của các ao hồ, sông, suối. - Photpho tổng số: Photpho tổng số (PTS): là tất cả các dạng hợp chất chứa phostpho có trong nước thải. Cũng giống như Nito nước thải mà chứa hàm lượng lân tổng số cao khi thải ra môi trường nước gây thừa chất dinh dưỡng và là nguyên nhân gây ra hiện tượng phú dưỡng
42 160 140 120 100 Pts đầu vào 80 Pts đầu ra 60 40 20 0 Pts QCVN 62- MT:2016/BTNMT Hình 4.5: Biểu đồ so sánh hàm lượng PTS đầu vào và đầu ra của bể Biogas Nhìn vào biểu đồ 4.5 thấy hàm lượng photpho giữa đầu vào và đầu ra của bể biogas đạt giá trị an toàn của QCVN 62-MT: 2016/BTNMT về chất thải chăn nuôi, hàm lượng đầu vào thấp hơn đầu ra của bể Biogas khá nhiều 160 140 120 100 TSS đầu vào 80 60 TSS đầu ra 40 20 0 TSS QCVN 62- MT:2016/BTNMT Hình 4.6 : Biểu đồ so sánh hàm lượng TSS đầu vào và đầu ra của bể biogas TSS: Chỉ số Tss đã giảm rất nhiều vượt mức so với QCVN 62- MT:2016/BTNMT cột B
43 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 Coliform QCVN 62-MT:2016/BTNMT Coliform đầu vào Coliform đầu ra Hình 4.7: Biểu đồ so sánh hàm lượng Coliform đầu vào và đầu ra của bể Biogas Coliform : chỉ số Coliform đã giảm mạnh so với QCVN 62- MT:2016/BTNMT cột B Kết luận: qua việc tiến hành xác định và phân tích các thông số kĩ thuật trên cho thấy nước thải chăn nuôi sau khi được sử lý có giá trị thông số giảm đáng kể trước khi chưa qua xử lý, vậy có thể thấy việc sử dụng Biogas hiện là một trong những giải pháp hữu hiệu trong xử ý chất thải chăn nuôi làm giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường và góp phần thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển bền vững. 4.2.5. Đánh giá môi trường nước mặt ao( ao bèo). Bảng 4.4. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu nước mặt ao bèo QCVN 08-MT:2015/BTNMT STT Chỉ tiêu Đơn vị Chỉ số Cột B1 1 PH - 6,8 5,5-9,0 2 COD mg/l 52,6 30 3 BOD mg/l 34,8 15 4 DO mg/l 5,3 ≥ 4 5 TSS mg/l 185,5 50
44 Bảng 4.4 Thể hiện kết quả phân tích mẫu sau khi xử lý qua Biogas của mẫu nước ao trong đó: - Các chỉ tiêu phân tích đề đã qua xử lý bằng Biogas - QCVN 08-MT:2015/BTNMT Cột B: Là cột giá trị để so sánh ( Cột B1 dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi hoặc các mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự hoặc các mục đuchs sử dụng như loại B2).  Nhận xét: - Vì là nước thải chăn nuôi đã qua xử lý Biogas cộng với ao bèo của trang trại là hệ ao tù nên hàm lượng các chất tồn dư lắng đọng trong ao là khá cao nên vì vậy hàm lượng một số chỉ tiêu môi trường nước mặt ao khá cao từ kết quả phân tích cho thấy: - Giá trị pH 6,8 nằm trong giới hạn cho phép. - Hàm lượng COD, giảm xuống còn 52,6 vừa so với quy chẩn nước mặt nhưng lại nằm trong giới hạn cho phép của quy chuẩn về nước thải chăn nuôi. -Hàm lượng BOD, giảm xuống còn 34,8 vừa so với quy định tại cột B1 - Tổng chất rắn rơ lửng (TSS): có hàm lượng 185,5 cao so với quy định tại cột B1 - Ôxy hòa tan (DO): DO có hàm lượng 5,3 nằm trong mức ≥ 4 tại cột B1 nằm trong giới hạn cho phép  Kết luận: Việc kết hợp mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng biogas rồi xử lý tiếp bằng ao bèo đem lại hiệu quả cao trong sử lý nước thải chăn nuôi nhưng không đảm bảo giới hạn cho phép quy định trong quy chuẩn nước mặt. 4.2.6. Đánh giá hiệu quả đối với môi trường từ việc sử dụng Biogas tại trang trại Biogas là một trong những giả pháp công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi hiện nay, việc sử dụng và vận hành còn có thiếu sót nên chưa đánh giá chính
45 xác cụ thể được hiệu quả đối với môi trường. Tuy nhiên xét trên phạm vi hẹp ta thấy rõ hiệu quả của biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi ra môi trường từ trang trại. Từ khi đưa biogas vào đã xử lý được chất thải chăn nuôi ở trong trang trại, nước phân sau xử lý không còn mùi hôi như trước, nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng như: pH, BOD5, COD, PTS, NTS trong nước thải chăn nuôi đều giảm sau khi qua xử lý bằng biogas. Không khí trang trại thoáng hơn và sức khỏe của con người tốt hơn, giảm được một phần các bệnh về đường hô hấp, đường tiêu hóa. Việc xây dựng biogas tại trang trại đã giảm được một lượng lớn nước chất thải ra môi trường, giảm ô nhiễm môi trường công cộng, chất thải đã được xử lý qua biogas được sử dụng vào vào trồng rau tại trang trại, là nguồn phân sạch, không gây mùi hôi thối, giảm sâu bệnh, tránh được ô nhiễm nguồn nước. Phát triển biogas đã đáp ứng được nhu cầu về chất đốt của trang tại,thắp sáng, giảm bớt tiêu hao chi phí. Trước đây khi chưa có Biogas thì các chất thải chăn nuôi được thải tự nhiên ra ngoài môi trường gây ô nhiễm không khí nguồn nước, mùi hôi từ khi có biogas đã đáp ứng được nhu cầu giảm tác động của chất thải chăn nuôi ra môi trường của trang trại góp phần cho việc phát triển của trang trại. Việc sử dụng phụ phẩm khí sinh học là cách lựa chọn tốt nhất của đầu vào năng lượng bổ sung trong sản xuất nông nghiệp vì có hàm lượng dinh dưỡng hữu ích cao và còn có đặc tính tác dụng nhanh và chậm. Điều này rất phù hợp để phát triển ngành sinh thái. Dùng khí sinh học sinh ra từ Biogas trong đun nấu thay củi sẽ hạn chế nạn phá rừng. Nó góp phần làm giảm phát thải khí nhà kính, bảo vệ khí quyển của Trái đất. Bởi vì khí mêtan là khí gây hiệu ứng nhà kính lớn hơn khí CO2: 1 tấn mêtan tương đương 25 tấn khí CO2 về hiệu ứng nhà kính. Nếu các chất hữu cơ này phân giải kỵ khí trong các thiết bị của hầm biogas thì mêtan sẽ được thu lại làm nhiên liệu. Khi bị đốt cháy, CH4 sẽ chuyển hóa ra khí CO2: 1 tấn CH4 cháy sản sinh ra 2,75 tấn
46 CO2. Như vậy, tác dụng về hiệu ứng nhà kính sẽ giảm đi 9,09 lần (25/2,75 = 9,09)[13]. Vậy sử dụng Biogas đã góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên (than, gỗ), là một công nghệ đa lợi ích, đa ứng dụng - công nghệ bền vững và thân thiện với môi trường. 4.2.7. Đánh giá hiệu quả từ việc sử dụng Biogas tại trang trại Thực tế cho thấy mỗi con lợn mỗi ngày thải ra từ 2 - 4 kg phân như hiện nay thì lượng chất thải hàng ngày thải ra ngoài môi trường rất lớn. Số chất thải này nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường nước và không khí. Đồng thời, đây còn là điều kiện để phát sinh các nguồn dich bệnh truyền nhiễm Xét về mặt kinh tế: Chi phí xây dựng Biogas khá cao, xong việc xây dựng Biogas đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt. Từ sử dụng biogas đã tiết kiệm được nguồn nhiên liệu dùng vào nấu ăn, thắp sáng, tiết kiệm được một khoảng chi phí đáng kể.Chế phẩm Biogas còn được sử dụng trồng cây tại trang trại và để bán cho các nhà vườn bên cạnh đó làm phân bón cho cây trồng, với giá thành khá cao và tiết kiệm một phần mua phân bón thì đây cũng là một khoản thu lời cho trang trại ngoài việc chuyên cung cấp lợn giống và lợn thịt ra và giảm thiểu chi phí môi trường cho trang trại. Xét về mặt xã hội: Xây dựng hệ thống Biogas đã góp phần thúc đẩy cuộc sống cho người dân cùng với việc hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn,áp dụng khoa học công nghệ vào sản xất, sử dụng công nghệ hiện đại, từ đó cán bộ công nhân viên tại trang trại đã có cách nhìn mới trong sản xuất và mở ra nhiều hướng phát triển mới. Đời sống của những người làm việc tại đây thực sự được nâng cao. Như không phải tiếp xúc nhiều với mùi hôi của chất thải hàng ngày họ yên tâm làm việc trong một môi trường trong lành, cùng với việc xả chất thải ra môi trường đã được xử lý ra bên ngoài trang trại đã không còn mùi hôi, nguồn nước được đảm bảo đã thúc đẩy tình làng nghĩa xóm với
47 việc một số hộ sống gần trang trại có thể mua phụ phẩm với giá rẻ hoặc xin về để bón cho cây trồng tại gia đình,còn những hộ chăn nuôi lân cận đã có thể mua được giống lợn tốt ít bệnh tật và được tư vấn chăm sóc cho sự phát triển của đàn cùng chung tay xây dựng ngành chăn nuôi ngày một phát triển và bảo vệ môi trường. 4.3.Những khó khăn thuận lợi và đề xuất một số giải pháp khắc phục và nâng cao hiệu quả sử dụng Biogas 4.3.1. Những thuận lợi - Về điều kiện cơ sở vật chất: trang trại có được sự ủng hộ của chính quyền,quan tâm đầu tư nâng cấp chuồng trại nên trang trại ngày càng phát triển nhanh trong lĩnh vực chăn nuôi. - Về công nghệ: Trang trại nay thuộc quản lý Trung tâm Giống vật nuôi, Sở nông nghiệp và PTNT nên trang trại có nhiều ứng dụng công nghệ trong chăn nuôi nói chung và xử lý chất thải nói riêng. - Nhận được sự ủng hộ quan tâm của UBND huyện và các ngành có liên quan trang trại đã đầu tư xây dựng, áp dụng khoa học công nghệ vào sản xuất đi đôi với việc phát triển và BVMT. - Lượng lao động nhiều cán bộ công nhân viên có trình độ chuyên môn cao và nhận thức được những yếu tố ô nhiễm có thể gây hại cho việc sản xuất phát triền của trang trại - Với những thuận lợi trên trang trại đã và đang là một tấm gương sáng trong việc áp dụng KSH vào mô hình của trang trại đem lại hiệu quả về kinh tế và bảo đảm vệ sinh môi trường 4.3.2.Những khó khăn - Chi phí xây dựng khá cao tốn nhiều thời gian. - Diện tích dành cho xây dựng cho Bioags tốn một phần diện tích khá lớn của trang trại
48 - Tuổi thọ của bể không cao một thời gian lại phải thay bạt do ảnh hưởng của thời tiết 4.3.3. Đề xuất một số giải pháp và nâng cao hiệu quả sử dụng Biogas Một số giải pháp nâng cao nâng cao hiệu quả xử lý môi trường tại Trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng  Sử dụng hiệu quả phụ phẩm của Biogas Phụ phẩm khí sinh học là một loại phân hữu cơ nên nó không có những đặc tính của phân hữu cơ truyền thống mà còn có nhiều ưu điểm khác do quá trình phân hủy kị khí mang lại. Phụ phẩm có hai dạng: + Phụ phẩm lỏng: Gồm các chất hòa tan và các chất lơ lửng + Phụ phẩm rắn: là các chất lắng đọng ở đáy bể Hàm lượng N,P,K phụ thuộc vào nguyên liệu thức ăn. Trung bình cứ 1m3 bã thải chứa khoảng 0,16-2,4 kg N, tương đương với 0,34-5,2 kg urê (chứa 46% N); khoảng 0,5-2,7 kg P2O5, tương đương 2,5-13,5 kg phân lân (chứa 20% P2O5); khoảng 0,9- 4 kg K2O tương đương khoảng 1,8 – 8 kg kali (chứa khoản 50% K2O)[8]. Do đó việc sử dụng phụ phẩm một cách hiệu đem lại nhiều lợ ích. Nâng cao hiệu quả việc sử dụng Biogas:  Giải pháp hỗi trợ - Miễn giảm các loại thuế đối với các trang trại thực hiện tốt công tác BVMT. Khuyến khích các trang trại đầu tư nâng cấp các công trình xử lý chất thải. Có chính sách hỗi trợ nguồn kinh phí để các trang trại đầu tư xây dựng các công trình xử lý chất thải nhằm giảm thiểu các tác gây ảnh hưởng đến môi trường. - Việc nâng cao nhận thức hiệu quả triển khai xây dựng và vận hành bể Biogas tại trang trại để dảm bảo các chỉ tiêu đề ra trong chương trình VSMTNT cần đòi hỏi có sự cố gắng phối hợp hỗi trợ thực hiện giữa các cơ
49 quan ban ngành chức năng của các ban chỉ đạo chương trình. VSMTNT, Sở nông nghiệp và Phát triển nông thôn, UBND các cấp  Giải pháp quản lý - Tăng cường thực hiện các hoạt động tập huấn cho công nhân viên tại trang trại nhằm nâng cao nhận về ô nhiễm môi trường trong cuộc sống và trong hoat động sản xuất - Chỉ đạo hướng dẫn sử dụng và cách xử lý cho mọi người làm việc tại trang trại khi có sự cố xảy ra. - UBND khuyến khích sử dụng Biogas vào sản xuất và để xử lý chất thải, tăng cường biện pháp quản lý nhà nước về việc quản lý nước thải, chất thải trong lĩnh vực chăn nuôi.  Khắc phục sự cố bể Biogas Trong quá trình vận hành cần phải theo dõi hoạt động của bể để nhanh chóng phát hiện và khắc phục sự cố nhằm đảm bảo lượng gas cho nhu cầu dưới đây là một số trường hơp sự cố và cách khắc phục + Khi nhiệt độ ngoài trời quá thấp: Nhất là mùa đông mà nhiệt độ thích hợp khoảng 30 – 40oc thì nên ủ ấm cho bể Biogas + Khi Biogas không sinh khí được: Thì phải hút toàn bộ dịch phân rải ra ngoài rồi mới nạp tiếp + Trường hợp khí gas quá hôi: Khí gas có nhiều h2s thì phải giảm lượng phân hoặc thay bộ lọc khí mới. + Phòng chống cháy nổ: Thường xuyên kiểm tra hệ thống dẫn khí nhằm phát hiện sớm + Áp lực gas yếu: Do nguyên liệu đầu vào quá ít cần bổ xung nguyên liệu, ống dẫn khí bị rò rỉ cần xem xét và khắc phục và đường ống dẫn khí bị tắc nghẽn thì phải thông ống, xem xét bể có bị rò rỉ nữa không + Váng Biogas: Khi nạp nguyên liệu vào bể đều hình thành váng trong biogas thì khuấy đảo bể Biogas.
50 PHẦN 5 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Trong quá trình điều tra và đánh giá tại trại lợn hộ gia đình ông Hoàng văn Thăng ,Tổ 16 – Phường Thịnh Đán - TP Thái Nguyên đã đạt được kết quả như sau: Các chỉ số ô nhiễm qua phân tích còn cao khi xả thải ra ngoài môi trường cụ thể là COD,BOD5 ,NTS,PTS,Tss và coliform qua xử lý bể Biogas Plastic đều giảm rõ rệt và đạt ngưỡng quy định cho phép theo QCVN 62- MT:2016/BTNMT cột B. Từ trên ta thấy hiệu quả của việc áp dụng mô hình Biogas vào chăn nuôi giúp giải quyết được vấn đề nước thải vừa giải quyết vấn đề môi trường trong ngành chăn nuôi hiện nay, mô hình Biogas hiện nay cũng là một mô hình đơn giản đạt hiệu quả xử lý cao và cũng giúp cho các chủ trang trại tiết kiệm được chi phí xử lý môi trường. 5.2. Kiến nghị -Cần tăng cường tuyên truyền kiến thức về Biogas cho người dân bằng nhiều hình thức khác nhau. - Các hộ gia đình, trang trại sử dụng hầm Biogas nên tăng cường tham gia góp mặt, trao đổi kinh nghiệm về sử dụng hầm Biogas hơn nữ - Học hỏi tiếp thu những kinh nghiệm từ những trang trại đã vận hành sử dụng hệ thống Biogas plastit trước đó đã thành công - Có chính sách khuyến khích, ưu tiên phát triển xây dựng công trình Biogas hơn nữa để người dân, chủ trang trại có điều kiện xây dựng mô hình này cho gia đình, trang trại mình. -Xây dựng các mô hình điểm về sử dụng, ứng dụng sản phẩm của Biogas trong các lĩnh vực mới như chăn nuôi gia súc.
51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ấn phẩm chương trình mục tiêu quốc gia đưa thông tin về cơ sở (2013), Giữ vệ sinh môi trường quanh ta, Nxb Văn hóa dân tộc 2. Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, Cục Nông Nghiệp (2005), Tài liệu tập huấn nâng cao kĩ thuật viên khí sinh học 3. Bộ NN & PTNT, Cục chăn nuôi, 2008 thành phần khí của biogas 4. Bộ NN & PTNT(2011), công nghệ khí sinh học quy mô hộ gia đình 5. Nguyễn Phước Dân (2007), Báo giảng tập huấn bảo vệ môi trường - Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn 6. Nguyễn Quang Khải(2006), hướng dẫn và sử dụng và bao dưỡng công trình khí sinh học,cục chăn nuôi,NXB Nông Ngiệp 7. Nguyễn Quang Khải , Nguyễn Thanh Sơn, Lê Thị Xuân Thu (2009), Sổ tay sử dụng khí sinh học, Cục chăn nuôi, Bộ NN&PTNT 8 . Nguyễn Thị Hoa Lý (2005), “Một số vấn đề liên quan đến việc xử lý chất thải chăn nuôi, lò mổ”, Tạp chí Khoa học nông nghiệp, số 5 9. Dư Ngọc Thành (2015) Giáo trình công nghệ môi trường 10. Dư Ngọc Thành (2016) Giáo trình Biện Pháp Sinh Học Trong xử Lý Môi trường 11. Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thị Huệ (2017) Giáo trình Vi Sinh Vật 12. hoa+thuong+dong+hy+thai+nguyen&oq=cong+thong+tin+di%C3%AAn+t u+hoa+thuong+dong+hy+thai+nguyen&aqs=chrome 69i57.36174j0j9&so urceid=chrome&ie=UTF-8 13.10. +biogas&aqs=chrome 69i57j0l4.5471j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF-8 14. nong nghiêp.vn/nongnghiepvn/vi-vn/25/11395/Khuyen- nong/lifsap-ho-tro-xay-ham-biogas.html
52 15. 16. &source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwj5- pKkj_LTAhXLJ5QKHZ_ZB10Q_AUIDCgD&biw=1355&bih=560 17. Thống kê chăn nuôi Việt Nam, chan-nuoi/
PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TRẠI LỢN Hình ảnh về bể Biogas với ao bèo