Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
MỤC LỤC
L ..................................................................................................... iii
LI C ........................................................................................................... iv
DANH MC CÁC KÝ HIU, CÁC CH VIT TT............................................. v
DANH MC BNG................................................................................................. vi
DANH MC HÌNH V........................................................................................... vii
M U .................................................................................................................... 1
1. t v ........................................................................................................... 1
2. Mc tiêu c tài.............................................................................................. 2
i ng nghiên cu ca tài......................................................................... 2
4. Ni dung thc hi tài.................................................................................... 2
c hin tài ............................................................................. 3
............................................................................................................... 4
TNG QUAN V CHT THM BIOGAS ....................... 4
1.1. TNG QUAN V CHT THNUÔI ............................................. 4
1.1.- phân ................................................................................... 5
.................................................................................................... 7
.................................................................................... 8
1.2.TNG QUAN V HM BIOGAS .................................................................. 9
................................................... 9
............................................. 11
U KIN T NHIÊN KINH T XÃ HI HUYN
......................................................................................................... 16
2.1. U KIN T NHIÊN ............................................................................... 16
.............................................................................................. 16
2.1.2. .................................................................................... 18
2.1.3. .................................................................................................... 18
2.1.4. .............................................................................. 19
U KIN PHÁT TRIN KINH T XÃ HI ........................................... 20
i
17066749501565b9a9568-78e9-4a8a-a44c-19cc97be07bb
17066749501566d83fcdc-c4b6-46fe-a13e-7838155c747c
17066749501564d4f5477-ef55-4a6d-8ff4-b25efec240cf
Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ
Viện Khoa học và Công nghệ Mơi trường
2.2.1 .................................................................................. 20
..................................................................... 21
U QU MƠ HÌNH HM BIOGAS....................... 22
3.1. HIU QU V MT KINH T................................................................... 22
3.2. HIU QU X NG ............................................................ 24
3.3. HIU QU XÃ HI ..................................................................................... 33
: ............................................................................................................ 36
TI XU NG PHÁT TRIN HM
BIOGAS ................................................................................................................... 36
4.1. TIN HM BIOGAS .............................................. 36
.............................................................. 36
...................................................... 39
4.2 XUT NG PHÁT TRIN HM BIOGAS T .. 40
...................................................................................... 40
4.2.2 ............... 43
KT LUN .............................................................................................................. 46
......................................................................................................... 46
....................................................................................................... 47
PH LC PHIU TRA THC HI TÀI............................................ 53
PH LC HÌNH NH ............................................................................................ 54
TÀI LIU THAM KHO........................................................................................ 55
ii
Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
LỜI CAM ĐOAN
Bn lu lp nghiên cu và thc hii s ng dn
ca PGS.TS Nguyn Th Ánh Tuyt.
hoàn thành lu s dng nhng tài lic ghi trong
mc Tài liu tham kho, ngồi ra tơi khơng s dng bt kì tài liu nào mà khơng
c lit kê.
Nu sai, tơi xin hồn tồn chu trách nhim v ni dung và mi hình thc
k lut
Hà N
Tác gi
Nguyễn Trọng Trƣờng
iii
Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo, các bộ
môn, phịng, khoa của Viện Khoa học và Cơng nghệ Mơi trường, Viện đào tạo Sau
đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã trang bị nh ững kiến thức thiết
thực và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong q trình học tập và hồn thành khóa
học.
Để hồn thành Luận văn này, tơi xin được bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới
côgiáo PGS.TS. Nguyễn Thị Ánh Tuyết người trực tiếp hướng dẫn và ln tận tình
giúp đỡ tơi trong suốt q trình làm Luận văn.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến phịng Tài ngun và Mơi trường, phịng
Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn, phịng thống kê huyện Tam Dương và Trung
tâm Tài nguyên và Bảo vệ Môi trường - Sở Tài nguyên và Môi trường Vĩnh Phúc
đã tạo điều kiện thuận lợi để tơi có được những thơng tin, tài liệu phục vụ cho việc
hồn thành Luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, những người bạn, đã giúp đỡ động viên và tạo điều
kiện cho tơi trong suốt q trình học tập và hồn thành khóa học.
Hà Nội, ngày 13 tháng 3 năm 2015
Tác gi
Nguyễn Trọng Trƣờng
iv
Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TN&MT
ng
NN&PTNT
Nông nghip và Phát trin nông thôn
BOD
Nhu cu oxy sinh hóa
UBND
y ban nhân dân
KSH
Khí sinh hc
VSV
Vi sinh vt
COD
Nhu cu oxy hóa hc
TSS
Tng cht rng
v
Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường
DANH MỤC BẢNG
Bng phân thi ra gia súc, gia cm hàng ngày ..................................... 5
Bng 1.2.Thành phn mt s nguyên t ng trong phân gia súc, gia cm (%) . 6
Bng 1.3. Thành phn vi sinh vt trong cht thn .............................. 7
Bng 1.4. Tng lc thn 2009 2011................ 8
Bc tính và sng khí sinh hc ca mt s nguyên liu ................... 15
Bu kin khí hu huy ..................................................... 18
Bng kinh t n 2001 2010 ............................................. 21
Bng 2.3. Chuyn du kinh t huyn 2005-2010 .... 21
Bng 3.1. Chi phí xây dng hm biogas vòm cu np c nh bng gch .............. 22
(V=14 m3) ................................................................................................................ 22
Bng 3.2. Chi phí li ích ca h ng hm biogas ............................. 24
Bm ly mc thc và sau hm Biogas .................................. 24
Bng 3.4. Kt qu phân tích các ch c thc và sau hm biogas.......... 27
Bng 3.5. Kt qu phân tích các ch c thc và sau hm biogas.......... 28
Bng 4.1. Quy mô ch .................................................... 36
ng phân gia súc, gia cm thi ra huy
2010 2012 ...................................................................................................... 37
Bng 4.3. Tc thi bài ti huyn Ta
n 2011-2013........................................................................................................ 37
Bng 4.4. S ng h c h tr xây dng huy
n 2006 2010 ..................................................................................................... 38
Bng 4.5. Nhng s c ng gp và cách khc phc hm biogas np c nh
dng vòm cu ........................................................................................................... 44
vi
Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ
Viện Khoa học và Công nghệ Mơi trường
DAN H MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cu to thit b khí sinh hc np c nh kiu KT1 và KT2 ................... 13
hành chính huy ...................................................... 17
u khon tin tit kic ca các h s dng hm biogas .......... 23
Hình 3.2.Ch c và sau hm biogas ...................................................... 29
Hình 3.3.Ch tiêu BOD5 c và sau hm biogas ................................................... 30
Hình 3.4.Ch c và sau hm biogas .................................................... 30
Hình 3.5.Ch tiêu tc và sau hm biogas .................................................. 31
Hình 3.6.Ch tiêu tc và sau hm biogas................................................... 31
Hình 3.7.Tng coliform cc thc và sau hm biogas ............................. 32
vii
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
các vùng
, và là
o
gây
g
Đánh giá tiềm năng phát triển mô hình
hầm biogas xử lý chất thải chăn ni quy mơ hộ gia đình trên địa bàn huyện
1
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
Tam Dương”
nông thôn,
2. Mục tiêu của đề tài
n trng, li ích ca quy mơ h và ng
ca nó tng nông thôn.
iu qu kinh t ng t vic x lý cht thi
ng hm Biogas quy mô h .
n hm biogas quy mô h a bàn
huy
xut các gii pháp khc phi vi các h dng ng
phát trii vi các mơ hình xây mi ng thi nâng cao nhn thi dân
trong công tác qun lý, vn hành và s dng hm biogas.
3. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài
-
.
4. Nội dung thực hiện đề tài
.
biogas.
- .
bàn .
.
.
2
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
biogas
biogas .
5. Phƣơng pháp thực hiện đề tài
- p s liu:
S liu th cp: Ngun s lic thu thp t các báo cáo cơng b ca B
NN&PTNT, t các phịng ban ca huyn (Phòng TN&MT, NN&PTNT, Thng
a huyn v phát trin kinh t xã hi, quy hoch, k hoch và
các tài lic trin khai áp dng mơ hình
hm biogas, các s liu t
S li p: Thu thp bng cách kh u tra, phng v i
ng thông qua 100 phi u tra ti các c s chn nuôi quy mô h gia
(Kèm theo phụ lục phiếu điều tra). Mc u c xây dng nhm
u qu v mt kinh t ng t vic x lý cht th
bng hm Biogas ti các h n hành xây dng hm biogas và
tin mô hình hm biogas ti các h m t ng
mơ hình ha bàn tồn huyn.
- ng kê, phân tích, tng h:
3
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ HẦM BIOGAS
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NI
Ngày nay v ơ nhing trong nơng nghi c
quan tâm nhiu, nht thc
a nhiu cht ht gây bnh.
Bên c c ta hi vn chim
t l ln, vì vy vic x lý và qun lý cht thn
c ta có khong 8,5 triu h ng 18 nghìn trang
tr có 8,7% s h xây dng hm biogas và ch có
0,6% s h t bo v ng (C NN&PTNT,
2011)[3].
Nhiu báo cáo nghiên cnh là hu ht các cht thi trong
c x c khi th ng. Lng phân không
c x lý và tái s dng là ngun phát sinh khí nhà kính (ch yu là CH 4, CO2,
N2O) làm cho t nóng lên, ngồi ra cịn làm phì c t, gây phú
ng, ô nhim ng t, c. Hng, 2011)[6].
Do không có s quy hou nên hu ht các nm
l quy mô l và phân b ri rác gây ô nhim
ng nông thôn.Trong khi ng
c quan tâm. Vì vy ơ nhin nn
và cn có bin pháp khc ph n bn vng .
Khng cht thi rc tính khou tn
mng cht thi rc x lý là rt ít, còn li là x thng trc
ti lý cht thi rn, phân gia súc ch
yu c s d bón rung, mt phn s dng cho hm biogas. Tuy nhiên
hin nay mi ch có khong 40-70% s c s d , phn còn lc
thi trc ting ao, ru Hng, 2013)[5]. Thc
t các loi cht th
4
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
lý thì cịn q nhiu hn ch.
Cht tht thi rn, cht thi lng, ting
n và khí thi.
1.1.1. Chất thải rắn -phân
Là nhng thành phn t thc u gia súc không hp th
c và th. Cht thi r m t 56 - 83% (Bùi
H[1], cha nhiu hp cht hng ln các VSV,
trng các ký sinh trùng có th gây bi và vt nuôi.
ng cht thi rn rt khác nhau tùy theo loài v c
c qung phân thi
ra ca gia súc gia cng l
ch to rng cht thi l
Bảng 1.1. Lƣợng phân thải ra ở gia súc, gia cầm hàng ngày
Loại gia súc, gia cầm
Bò sa (500kg)
Bò tht (400kg)
Ln nái (200kg)
Ln tht (50kg)
Cu
Gà tây
Gà tht
Phân tƣơi
(kg/ngày)
35
25
16
3,3
3,9
0,4
0,12
0,1
Tổng chất rắn
(% tươi)
13
13
9
9
32
25
25
21
(Nguồn: New Zealand Ministry of Agriculture &Fisheries Aglink EPP603:1985)
Tcng s, 2010, ln các la tung
phân thi ra khác u kin s dng thp vi ln t sau
cai sn 15 kg tiêu th th ng phân thi ra là 0,25
kg/con/ngày. Ln t n 30 kg tiêu th thng phân
thi ra là 0,47 kg/con/ngày. Ln t n 60 kg và t n xut chung tiêu
th th ng phân thi ra là 0,8 và 1,07
i vi ln nái cha k I và ch phi mc tiêu th th
5
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
ng phân thi ra 0,80 kg/con/ngày. Ln nái cha k ng phân
thi ra là 0,88 kg/con/ngày. Ln nái nuôi con m là 3,7 kg/con/ngày.
y m i ln tht tính t cai s n xut chung kho ng
th ng phân to ra là 127,05 kg, ln nái m
th h ng phân thi ra trung bình là 342,22 kg. Theo Lochr (1984),
ng phân thi ra hàng ngày bng 6-8% kh lng cht
thi rn bing rt ln.
Bảng 1.2.Thành phần một số nguyên tố đa lƣợng trong phân gia súc, gia cầm
(%)
Loại phân
H2 O
Nitơ
P2O5
K 2O
CaO
MgO
Phân ln
82,0
0,6
0,41
0,26
0,09
0,10
Phân trâu bò
83,1
0,29
0,17
1,00
0,35
0,13
Phân gà
56
1,63
0,54
0,85
2,40
0,74
Phân vt
56
1,00
1,4
0,62
1,70
-
(Nguồn:Lê Căn , 1975)[15]
Phân lc xp vào loi phân lng do có t l c khá cao t
76-83%. Phn vt cht khô trong phân ch yu là các cht ht t l
NPK khá quan tri dng hp chm có t l c thp
n so vi phân lc ch chim khong 56%, phn
các hp ch l t nhiu so vi phân ca các loi
gia súc trên. V mt hóa hc, nhng cht trong phân chung có th c chia làm
hai nhóm là hp cht ch dng hịa tan và khơng hịa tan. Nhóm hai là hp
ch l C/N có vai trị quyi
vi q trình phân gii và t phân gii các hp cht h
chung.
Thành phn phân gia súc còn cha các long
giun sán và nó có th tn ti vài ngày ti vài tháng trong phânn
thuc h Enterobacteriacea chi vi các giEscherichia,
Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella. Trong 1 kg phân có cha 2.000 5.000
6
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
trng giun sán gm ch yu các loi: Ascaris suum, Oesophagostomum,
Trichocephalus (Nguyn Th Hoa Lý, 2005)[9].
Bảng 1.3. Thành phần vi sinh vật trong chất thải chăn nuôi lợn
Chỉ tiêu
Đơn vị
Số lƣợng
Coliform
MNP/100g
4.106 - 108
E. Coli
MPN/100g
105 - 10 7
Streptococus
MPN/100g
3.102 - 104
Vk/25ml
10 - 104
Vk/ml
10 - 102
MPN/10g
0 - 103
Salmonella
Cl. Perfringens
(Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý (2005)[9]
Các loi VSV trong phân gia súc có th tn ti vài ngày ti vài tháng mơi
ng có nhi cao và chúng có th gây ra nhiu bi, vt nuôi.
1.1.2.Nƣớc thải
c tht loc thi r
ô nhi ng cao. i cht th c s dng và khó qun lý.
c thi ra ln bao gm: Nc s dng cho nhu cu ung, ra chung và
tm cho ln là 30- Th Kim Hoa và cng s,
2005)[7]c thi có mùi hơi thi, khó s dng cho các m nơng nghip và
nuôi trng thy sn ng g n chuyn. Mt khác,
lc thi quá ln, không th s dng hc thi trc tip ra
ng.
c thm hn hc tic ra chung. Vì
vc th rt giàu chng thích hp cho vii tiêu cây
nông nghi.c phân chum và rt giàu
c phân chung tn ti theo 3 dng ch yu là: urê, axit uric và
tip xúc vi khơng khí mt th t thì b
VSV phân gin thành amoni
carbonat (Bùi H[1].
7
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
c th ng BOD5 rt cao khong trên 3.000 mg/l,
mg/lng chng và s ng vi sinh v
rt cao. Theo B NN&PTNT (2013)[5] ng 36 triu tc
tiu v c th hàng chc triu t c thi sau tm và ra
chung tri.
Bảng 1.4. Tổng lƣợng nƣớc thải chăn nuôi gia súc giai đoạn 2009– 2011
ĐVT: Triệu tấn
Năm
Tổng lƣợng nƣớc thải
Tổng cộng
Lợn
Trâu
Bò
2009
8,06
9,49
20,03
37,58
2010
7,99
9,55
19,41
36,95
2011
8,11
9,62
18,29
36,02
(Nguồn: Đào Lệ Hằng,Tạp chí 01/2013, Xúc tiến thương mại, Bộ NN&PTNT)[5]
1.1.3.Khí thải và tiếng ồn
i vi ô nhim không t ngành sn xut to
ra nhiu loi khí thi nht, có ti trên 170 cht khí có th sinh ra t n
hình là các khí CO 2, CH4, NH3 , NO2,N2O, NO, H 2S, indol, seatol, mercaptan (Giáo
trình qun lý cht thNN,2011)[1]t các khí gây mùi
khác. u ki ng, các cht bài tit t gia súc, gia c
c tiu nhanh chóng b phân gii to ra nhiu cht khí có kh c cho
i và vt ni (Bùi HGiáo trình qun lý cht thi chn nuôi 2011)[1].
Ting ng gây nên bi ho ng ca gia súc, gia
cm hay ting n sinh ra t hong ca các máy công c dùng thái, nghin thc
.Tuy nhiên ting i nh và ít gây nh ng
ng sng xung quanh.
y, phát tri i các bin pháp x lý
cht thi s ng sng c i xung cp nhanh chóng, mơi
ng b ô nhim l ng trc ti n vt nuôi, phát sinh nhiu dch bnh,
git, gây thit h
8
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
1.2.TỔNG QUAN VỀ HẦM BIOGAS
1.2.1. Lịch sử phát triển của công nghệ biogas
a.
Cui nh u s xut hin ca mt loi b cha phân
y kín bi vin quyn c
phân hu ym khí các ph thi nơng nghi to ra khí sinh hc bu xut hin.
Phong trào này phát trin mnh c vào nh
1960, q trình lên men to biogas (khí sinh hc) ch c chú trng áp d
x ng vc khng hong xy
o ti cho vic phát trin phân hu ym khí cht th sn xut ra khí
t (Nguyn Quang Khi, 2009)[8].
Tuy nhiên, nhi quan tâm dành cho công ngh biogas b
suy gim do giá thành ca nhiên liu thp và do gp phi mt s v k thut vi
hm biogas. Mi quan tâm này ch thc s c phc hi vào nh.
Qua q trình thc t phát trin cơng ngh biogas. Vn dng kt qu này
trong thc t nhich, Phc,
Thu n, Lavita, Ledniznis. Các gii pháp gia ch bin và tái ch cht thi hu
ng li ích li cht thi h khí sinh hc phc v
cho hong sinh hot hàng ngày, tit kit cho nhp cht thi,
kim sốt ơ nhing do cht thc hi.
Công ngh biogas ngày càng phát trin và dn ho ng hiu qu .
c nhn trong hồn cnh thi n nay là cơng
ngh c thit k mt cách gn nh, tit kim không gian. Kh ng ca
ca h thng nh, sn xut ra nhiu khí
b.
Công ngh c nghiên cu và trin khai Vit Nam t nhng
n 1960-1980, ch có mt vài nghiên cu nh l din ra
ti mt s Vin nghiên ci hc. Các nghiên cu th nghim vi hm
biogas có th tích khong 15-20 m 3 c tip phi mt s hn
9
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
ch nguyên li u vào và cu trúc hm không hp lý (Nguyn
Quang Khi, 2009)[8]. Tóm li, do nhng hn ch v k thun lý nên
nhng nghiên ct kt qu và nhanh chóng chm dt.
Vic phát trin hm Biogas ch thc s n vào nhng c vn
ng và phát trin công ngh hm biogas mi tri dy Vit Nam vi s tr giúp
k thut ca các Vin nghiên ci hc chuyên ngành.
n n c sch qu
hm biogas bng các loi vt liu khác
c lt mt s t
nh. Loi hm composite có nhit nên không kh
thi v nông dân.
T nh n mnh trên c c
cùng vi nhu cu nâng cao chng cuc sng và nhn thc v ci thiu kin
v sinh ng nông thôn, công ngh n m
n thng 500.000 b biogas trên phm vi c
có 360.000 b composite. Tuy nhiên, so vi t l cht th i ra mơi
ng thì s ng hm Biogas này vn còn rt khiêm tn.
Riêng ti td án khí sinh h tr
xây dng 2.458 cơng trình hm biogas (UBND t[13]. Ngoài s
h tr ca d án này, t TN&MT trin khai d án:“Hỗ trợ
nhân rộng hầm Biogas nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, cải thiện môi
trường nông nghiệp, nông thôn trên địa bàn tỉnh giai đoạn 2006 -2010’’, vi tng
s hm biogas h tr xây dng là 15.000 hm (Trung tâm Tài nguyên và Bo v
ng, 2013). Nhn thc hiu qu ca d án trên UBND t
tip tc giao cho S ng trin khai d n 2013 2015 vi s ng hc h tr là 3.n thm hin ti d n kt
thúc. Tuy nhiên s ng hm Bic h
tr vn còn rt ln.
10
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
1.2.2. Một số vấn đề cơ bản về công nghệ biogas
a. biogas
Khái :
.
CH4 -70%, CO 2
- 2, H 2, CO2, CO,... Tron
biogas thì khí CH4
:
l
4, CO2
CaHbOc NdPeSf
Vi khun k khí
CH4 + CO2 + N 2 + PH3 + H2S + t bào mi
Các :
11
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
.
- :
- :
- :
b.
:
phù hp vin nay có rt nhiu kiu xây dng hm
biogas khác nhau: hm chung vi bình gas, hm có bình gas ni, hm có bình gas
ri, loi xây bng gch, loi s dng bng nhu to chung ca hm có
12
Luận văn thạc sỹ
Viện KH&CNMT
ba phn chính:
+ H thng np nguyên li dn cht thi t chung trn
hm khí. Tu thuc vào tng mơ hình biogas mà h thng np có th thng qua
máng dn hoc dn trc tip.
+ Hm phân hu là b phn chính ca ha hn hp vt cht và
c. Tn ca quá trình lên men, sn phm to thành là khí
biogas.
+ B thu lc (b áp) là mt b phn cha nguyên li ri x
ng thu áp.
Kiu KT1
Kiu KT2
Hình 1.1. Cấu tạo thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT1 và KT2
Vit Nam có nhiu kiu hc xây dng. Trong nh
gc s h tr ca Chính ph Hà Lan, c ta kiu hm np c nh
c phát trin mnh nhi vi loi np c ng áp dng hai kiu ph
bin là xây bng gch (ch yu là KT1 và KT2) và loi ch to sn. Kiu KT1 c
ng dng ti nhng vùng có nt tt, mc ngm thp, có th
din tích mt bng hp. Kiu KT2 phù hp vi nhng vùng có nt yu, mc
c ngn tích mt bng rng.
Ngồi hai kiu hm Biogas vòm np c nh xây gch KT1, KT2 ph bin
ti Vi t nhiu mơ hình hm c ng d phù hp vi
u kin ca tng vùng, tng h thit b khí sinh hc KT31, hm np
trơi ni, hm vòm np c nh ch to sn b T i dân có
la chn mơ hình phù hp nh xây dng và lt
13