Khảo sát đánh giá hiện trạng chất thải chăn nuôi huyện Hóc Môn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP





KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT THẢI
CHĂN NUÔI HUYỆN HÓC MÔN




Ngành: MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG



Sinh viên thực hiện : Huỳnh Văn Hoang
MSSV: 0811080013 Lớp: 08CMT


TP. Hồ Chí Minh, 2011

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP





KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CHẤT THẢI
CHĂN NUÔI HUYỆN HÓC MÔN


Ngành: MÔI TRƯỜNG
Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG



Sinh viên thực hiện : Huỳnh Văn Hoang
MSSV: 0811080013 Lớp: 08CMT




TP. Hồ Chí Minh, 2011

Khoa: Môi trường và Công nghệ Sinh học
i

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn:
- Ban Giám hiệu Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh đã tạo
điều kiện trong suốt thời gian học tập.
- Các thầy cô trong Khoa Môi trường và Công nghệ Sinh học cùng các thầy cô
đã truyền đạt kiến thức trong suốt ba năm học.
- Ban lãnh đạo và Chú Hồ Chí Tuấn - Trung Tâm Nước Sạch và Vệ sinh Môi
trường Nông thôn Tp. HCM đã cho phép và tạo điều kiện thuậ
n lợi cho tôi
trong thời gian thực hiện đề tài.
- Các bạn lớp 08CMT luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập.
- Các gia đình ở huyện Hóc Môn đã tận tình giúp đỡ trong suốt quá trình điều tra
số liệu.
Và cuối cùng, con xin thành kính ghi ơn cha mẹ và những người thân trong gia
đình đã tạo điều kiện và là niềm tin vững chắc cho con được như hôm nay.





Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2011

Huỳnh V
ăn Hoang

ii

LỜI CAM ĐOAN


Tôi tên là Huỳnh Văn Hoang là sinh viên khoa Môi trường và Công nghệ Sinh học,
lớp 08CMT. Tôi xin cam đoan tự thực hiện khóa luận với đề tài “khảo sát đánh giá hiện
trạng chất thải chăn nuôi huyện Hóc Môn” là tự thực hiện, không sao chép dưới bất cứ
hình thức nào, các số liệu trích dẫn trong khóa luận là trung thực và tôi xin chịu trách
nhiệm về lời cam đoan của mình.

iii


MỤC LỤC

Trang
Lời cảm ơn i
Tóm tắt nội dung luận văn ii
Mục lục iv
Danh mục các từ viết tắt viii
Danh mục các bảng biểu ix
Danh mục các hình ảnh x
Chương 1 MỞ ĐẦU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục đích đề tài 2
1.3. Nội dung thực hiện 2
1.4. Phương pháp thực hiện……………………………………………………………2

1.5. Phạm vi đề tài…………………………………………………………………… 2
1.6.Ý nghĩa đề tài………………………………………………………………………3
Chương 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 4
2.1. Gi
ới thiệu khái quát huyện Hóc Môn 4
2.1.1. Hành chính 5
2.1.2. Địa lý 5
2.1.3. Kinh tế 5
2.1.4. Ngành chăn nuôi 7
2.2. Tổng quan công nghệ biogas trong nông nghiệp 8
2.2.1. Nguồn nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất biogas 8
2.2.1.1. Đặc tính chung của nguyên liệu……………………………………………… 8
2.2.1.2. Khả năng sản sinh biogas……………………………………………………. . 13
2.2.2. Nguyên lý của quá trình chuyển hóa……………………………… 15
2.2.2.1. Giai đoạn tạo axit (thủy phân)……………………………………………… . 16
2.2.2.2. Giai đoạn khử axit…………………………………………………………… . 17
iv

2.2.2.3. Giai đoạn tạo CH4…………………………………………………………… . 17
2.2.3. Thành phần, tính chất biogas………………………………………………… 21
2.2.4. Các yếu tố hóa lý ảnh hưởng đến quá trình PHSH 24
2.2.4.1. Nhiệt độ……………………………………………………………………….24
2.2.4.2. Thời gian lưu………………………………………………………………….27
2.2.4.3. PH…………………………………………………………………………… 29
2.2.4.4. Tỷ lệ C/N………………………………………………………………………29
2.2.4.5. Thành phần độ ẩm trong nguyên liệu đầu vào……………………………… 32
Chương 3 KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TẠI HUYỆN
HÓC MÔN…………………………………………………………………………… 39
3.1. Tình hình chăn nuôi và VSMTNT Đánh giá ……………………………………39
3.2. Kết quả điều tra về tình hình chăn nuôi và VSMTNT…………………………… 39

3.2.1. Phương pháp thực hiện………………………………………………………… 39
3.2.1.1.
Đối tượng……………………………………………………………………….39
3.2.1.2. Thu thập thông tin………………………………………………………………40
3.2.1.3. Các khái niệm áp dụng trong điều tra thu thập thông tin……………………….40
3.2.2. Phương pháp điều tra bằng bảng câu hỏi………………………………………….41
3.2.3. Phương pháp phỏng vấn, tham khảo ý kiến……………………………………….44
3.2.4. Phương pháp thu thập số liệu………………………………………………… 46
3.3. Kết quả khảo sát đánh giá hiện trạng tận dụng chất thải nông nghiệp huyện Hóc
Môn……………………………………………………………………………………….46
3.4. Đề xuất các giải pháp cải thiện, nâng cao hiệu quả tận dụng chất thải…………… 47



v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

TP. HCM Thành phố Hồ Chí Minh
VSMT Vệ sinh môi trường
VSMTNT Vệ sinh môi trường nông thôn
DNTN Doanh nghiệp tư nhân
PTNT Phát triển nông thôn
NN & PTNT TP.HCM Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thành phố Hồ Chí Minh
GVHD Giáo viên hướng dẫn
SV Sinh viên

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Bảng đồ huyện Hóc Môn………………………………………………
Bảng 2.1: ước lượng chất thải phát sinh từ động vật…………………………
Bảng 2.2: Tính chất của chất thải động vật…………………………………….
Bảng 2.3: Lượng chất thải phát sinh và tính chất………………………………
Bảng 2.4: Khối lượng chất thải từ động vật…………………………………….
Bảng 2.5: Thành phaafnhosa học của một số loại phân từ động vật……………
Bảng 2.6 Thành phần CH
4
và CO
2
trong Biogas sinh ra từ các hợp chất hữu cơ [15]
……………………………………………………………………………

Bảng 2.7 Định mức năng suất tạo biogas từ chất thải chăn nuôi [15]…………
Bảng 2.8 Khả năng sinh khí của một số loại chất thải [18]…………………
Bảng 2.9 Sản lượng khí hàng ngày [16]……………………………………
Bảng 2.10 Đặc điểm của quá trình chuyển hoá sinh hoá [21] ………………
Bảng 2.11 Các phản ứng diễn ra trong quá trình phân huỷ kỵ khí ứng với các loại cơ chất
khác nhau [21]…………………………………………………………………
Bảng 2.12 Mố
i tương quan của lưới năng lượng
Bảng 2.13 Thành phần, tính chất biogas

Bảng 2.14 Thành phần N và tỷ lệ C/N của chất thải động vật
Bảng 2.15 Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại…………………………
Bảng 3.1 Bảng điều tra tình hình chăn nuôi TP.HCM………………………………
Bảng3.2 Bảng khảo sát tình hình chăn nuôi huyện Hóc Môn………………………
Bảng 3.3 Bảng tổng hợp số liệu VSMT……………………………………………



vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Chăn nuôi bò sữa thả rông…………………………………………………
Hình 2.1 Đàn bò sữa nuôi theo quy mô lớn ………………………………………
Hình 2.2 Mô hình chăn nuôi heo sạch ………………………………………………
Hình 3.1 Chuồng trại hợp vệ sinh …………………………………………………
Hình 3.2 Nước thải trực tiếp ra sông, hồ, kênh đào, mương ………………………
Hình 3.3 Phân của gia súc đem phơi khô ………………………………………….
Hình 3.4 Chuồng trại chưa hợp vệ sinh …………………………………………
1

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Việt nam là một nước tăng dân số nhanh, là một quốc gia có số dân đông thứ 12
trên thế giới, chủ yếu tập trung ở các thành phố lớn nên nhu cầu sử dụng thực phẩm tại
các thành phố là rất lớn kéo theo đó là sự phát triển của ngành chăn nuôi. Ở nước ta,
chất thải chăn nuôi cũng đã trở thành vấn nạn. Theo báo cáo của Cục Ch
ăn nuôi, hàng
năm đàn vật nuôi thải ra 80 triệu tấn chất thải rắn, vài chục tỷ khối chất thải lỏng và
hàng trăm triệu tấn chất thải khí. Theo báo cáo của Trung tâm nước sinh hoạt và Vệ
sinh Môi trường Nông thôn – Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Tp. HCM (tháng
06/2008) ngành chăn nuôi nông nghiệp có những đặc điểm như sau:
- Tổng số lượng đàn lợn toàn Tp. HCM: 248.755 con, trung bình mỗi con thải ra
khoảng 1 – 5 kg phân/con/ngày và 10 lít nước tiểu/con/ngày.
-
Tổng số lượng đàn bò: 106.207 con (trong đó bò sữa khoảng 59.682 con),
trung bình mỗi con thải ra khoảng 10 – 15 kg phân/con/ngày.
- Ước tính, tổng lượng chất thải (phân, nước tiểu) của ngành chăn nuôi khoảng
1.500.000 tấn/năm.
- Nhiều gia đình chăn nuôi trong những chuồng trại tạm, không có công trình
thu gom, xử lý phân, nước thải.
Tình trạng này không những làm ảnh hưởng vệ sinh môi trường xung quanh
khu dân cư mà còn là nguyên nhân gây ô nhiễm khá nghiêm trọng bầu không khí,
nguồn nước trong khu vực, ảnh hưởng tới đời sống, sức khỏe của cộng đồng dân
cư. Chất lượng sống ở khu vực nông thôn và thành thị ngày càng cách biệt hơn.
Đề tài “Khảo sát đánh giá hiện trạng chất thải chăn nuôi huyện Hóc Môn-
TPHCM” được thực hiện nhằm đánh giá tình hình chấ
t thải chăn nuôi ở đây, qua
đó có những giải pháp xử lý cấp thiết.
2

1.2. Mục đích đề tài
Đề tài được thực hiện nhằm mục đích đánh giá hiện trạng về tình trạng xử lý
chất thải chăn nuôi tại huyện Hóc Môn, Tp. HCM.
1.3. Nội dung thực hiện
Thu thập, tổng hợp số liệu và đánh giá tình hình chất thải chăn nuôi tại huyện
Hóc Môn.
Khảo sát, điều tra về tình hình chăn nuôi và vệ sinh môi trường nông thôn tại
vùng nghiên cứu, thông qua việc phát phi
ếu điều tra.
Đánh giá hiện trạng tận dụng chất thải nông nghiệp tại vùng nghiên cứu.
Đề xuất các giải pháp cải thiện, nâng cao hiệu quả tận dụng chất thải của huyện
Hóc Môn.
1.4. Phương pháp thực hiện
Bằng phương pháp đi khảo sát thực tế, phỏng vấn lấy ý kiến, trao đổi trực tiếp
với người chăn nuôi về việc xử lý ch
ất thải chăn nuôi tại địa phương và việc tận dụng
chất thải chăn nuôi để làm gì, có biết gì về lợi ích hay tác hại của chất thải chăn nuôi
hay không.
Thu thập số liệu về tình hình chăn nuôi và vệ sinh môi trường nông thôn tại trung
tâm nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường nông thôn, tìm hiểu hiểu về tình hình chăn
nuôi của Tp. HCM.
1.5. Phạm vi đề tài
Khảo sát hiện trạng chất thả
i chăn nuôi tại Huyện Hóc Môn.
Thời gian thực hiện: 10/05 - 25/06/2011.
1.6. Ý nghĩa đề tài
Đánh giá thực trạng có cơ sở xây dựng dữ liệu vệ sinh môi trường nông thôn và
chất thải chăn nuôi cho việc chỉ đạo, điều hành vệ sinh môi trường nông thôn tại địa
3

phương. Đồng thời nâng cao nhận thức cho người dân nhằm nâng cao đời sống sức
khỏe cho bản thân, gia đình và cộng đồng.
Giúp người dân hiểu biết thêm về nguồn lợi và tác hại của chất thải chăn nuôi.
5

Chương 2 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

2.1. Giới thiệu khái quát về huyện Hóc Môn
Huyện Hóc Môn là một huyện ngoại thành của Thành phố Hồ Chí Minh. Huyện
nằm giữa Quận 12 và huyện Củ Chi.


Hình 2.1 Bản đồ huyện Hóc Môn


6

2.1.1. Hành chính
Huyện có 11 xã: Nhị Bình, Xuân Thới Đông, Xuân Thới Thượng, Xuân Thới Sơn,
Bà Điểm, Đông Thạnh, Tân Hiệp, Thới Tam Thôn, Trung Chánh, Tân Xuân, Tân Thới
Nhì và thị trấn Hóc Môn. 7 xã của huyện này đã được tách ra để lập nên Quận 12: Thạnh
Lộc, An Phú Đông, Tân Thới Hiệp, Đông Hưng Thuận, Tân Thới Nhất, một phần của Tân
Chánh Hiệp và một phần của Trung Mỹ Tây.
2.1.2. Địa lý
Huyện Hóc Môn nằm v
ề phía Tây Bắc các quận nội thành của Tp. HCM. Vị trí địa
lý của huyện như sau: phía Bắc giáp với huyện Củ Chi, phía Đông giáp thị xã Thuận An -
tỉnh Bình Dương, phía Đông Nam giáp Quận 12, phía Nam giáp Quận Bình Tân, phía Tây
Nam giáp huyện Bình Chánh và phía Tây giáp huyện Đức Hòa - tỉnh Long An.

Với vị trí như trên Hóc Môn đóng vai trò là cửa ngỏ của thành phố. Trong hoàn cảnh
nhu cầu về thực phẩm của nội thành và các tỉnh lân cận ngày càng tăng cao, đồng thời
với diệ
n tích đất nông nghiệp vẫn còn nên Hóc Môn có lợi thế lớn trong việc phát triển
ngành chăn nuôi, đặc biệt là bò sữa. Tuy nhiên song song với tình hình phát triển chăn
nuôi thì một vấn đề cấp thiết cần giải quyết là xử lý chất thải chăn nuôi.
2.1.3. Kinh tế
Năm 2001 - 2005 nhờ khai thác tốt tiềm năng lợi thế về đất đai, lao động, huy động
mọi nguồn vốn, tích cực mời gọi đầ
u tư, khai thác tốt lợi thế từng ngành, nên nền kinh tế
của huyện, nhất là công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp, thương mại - dịch vụ, thu chi ngân
sách đều có mức tăng trưởng cao và liên tục. Ngành nông nghiệp đã vượt lên trên những
thử thách khắc nghiệt, những khó khăn chồng chất về thiên tai, dịch bệnh (nhất là 2 năm
liền bị dịch cúm gia cầm H
5
N
1
), sự biến động khó lường của giá cả, của quan hệ cung cầu
và việc sử dụng đất sản xuất nông nghiệp giảm mạnh. Những năm gần đây huyện đã thu
hút các doanh nghiệp đầu tư và đổi mới trang thiết bị công nghệ, kết hợp với việc nhạy
bén chuyển một số khu vực đất nông nghiệp sản xuất kém hiệu quả sang xây dựng cụ
m
công nghiệp, công nghiệp - dân cư, phát triển và nâng cấp một số cụm thương mại - dịch
vụ đưa cơ cấu kinh tế của huyện chuyển qua một bước ngoặc mới: từ cơ cấu công - nông -
7

thương mại - dịch vụ sang cơ cấu công - thương mại - dịch vụ - nông nghiệp làm cho cơ
cấu từng ngành kinh tế có sự dịch chuyển đáng kể:
Trong công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp: chuyển dịch mạnh theo hướng công
nghiệp hóa – hiện đại hóa: tập trung đổi mới công nghệ, tạo ra sản phẩm có chất lượng

cao, đồng thời đầu tư phát triển mạnh các ngành có tỷ trọng lớn, sử dụng nhiều lao động
như chế biến lương thực thực phẩm, dệt may (da giày), chế biến gỗ, giấy, bao bì, ngành
nhựa (cao su).
Trong nông nghiệp: có sự dịch chuyển mạnh giữa các loại cây trồng, vật nuôi: chuyển
diện tích trồng lúa kém hiệu quả sang trồng cây ăn trái, trồng sen, nuôi thuỷ sản, trồng cỏ
phục vụ chăn nuôi; chuyển từ lúa thịt sang trồng lúa giống, lúa đặc s
ản chất lượng cao;
chuyển trồng mía sang trồng lài; chuyển từ rau củ, quả sang rau ăn lá, rau an toàn; chuyển từ
vườn tạp qua vườn cây ăn trái, cây kiểng, chuyển từ trâu bò thịt sang nuôi bò sữa; chuyển từ
heo thường sang heo giống, heo hướng nạc. Trong đó việc đưa mô hình nhà lưới trong sản
xuất rau an toàn là bước đột phá mới trong việc đưa công nghệ tiên tiến vào sản xuất. Đặc
biệt chăn nuôi đã phát triển v
ượt trội trở thành ngành chính trong nông nghiệp.
Trong thương mại: mở rộng hoạt động thương mại, chuyển mạnh từ bán lẻ sang tăng
dần tỷ trọng bán buôn; tăng nhanh tỷ trọng ăn uống và dịch vụ. Đã mời gọi đầu tư cơ sở
hạ tầng nhiều khu dân cư và khu công nghiệp. Nhiều cụm dân cư mới đã hoàn thiện cơ sở
hạ tầ
ng như: cụm dân cư của công ty Việt Tân, công ty Hoàng Hải, công ty Đại Hải,
DNTN Anh Toàn, Công ty Thịnh Hưng Phú, Công ty xây dựng và Phát triển Nhà Gò
Môn, Công ty Xuất Nhập Khẩu; cụm công nghiệp Xuân Thới Sơn đang xây dựng cơ sở
hạ tầng. Nhiều cụm dân cư và cụm công nghiệp đang được lập dự án đầu tư. Sự hình
thành các cụm dân cư mới, các cụm công nghiệp đã thúc đẩy nhanh quá trình đô thị hóa
của huyện, thúc đẩy phát triển kinh tế.
2.1.4. Ngành chăn nuôi
Hóc Môn là một huyện ngoại thành, diện tích trên 10.952 ha, nằm phía Tây Bắc
của Tp. HCM, do có những điều kiện thiên nhiên thuận lợi nên trong những năm qua mặc
dù tốc đô thị hoá trên điạ bàn huyện khá cao nhưng hoạt động nông nghiệp tại huyện đặc
biệt là lĩnh vực chăn nuôi vẫn không ngừng phát triển. Với tổng đàn gia súc khoảng
8

25.000 con trâu bò và khoảng 50.000 con heo việc đảm bảo an toàn dịch bệnh cho đàn gia
súc là mối quan tâm hàng đầu của các ngành các cấp.
Trong những năm gần đây, cùng với huyện Củ Chi, Hóc Môn cũng là huyện đi đầu
trong việc phát triển đàn bò sữa tại Tp. HCM. Hiện nay đàn bò sữa tại Hóc Môn đã trên
21.000 con.
Gia cầm
Qua khảo sát nhận thấy nhiều hộ dân nuôi theo quy mô tập trung gà công nghiệp
chưa có ý muốn khôi phục hoặc phát triển đàn gia cầ
m trở lại. Mặt khác, tình hình dịch
cúm gia cầm còn khả năng tái phát, chưa ngăn chặn được triệt để thì không nên khuyến
cáo phát triển mạnh đàn gia cầm ở quy mô hộ gia đình tại xã Xuân Thới Thượng.
Bò sữa
Một trong những nguyên nhân tác động đàn bò sữa của huyện tăng nhanh là do:
- Huyện là một địa bàn trọng tâm về chương trình bò sữa của Thành phố, nên một số
hộ trong chương trình được h
ưởng các hỗ trợ về: vốn, chuồng trại mẫu, kỹ thuật, phối
giống,
- Đất trồng trọt của huyện phù hợp với trồng cỏ phục vụ cho phát triển đàn bò. Phần
lớn các hộ nuôi bò sữa đều dành diện tích đất nông nghiệp cho việc trồng cỏ (cỏ voi, cỏ
Ruzi là những giống cỏ cho năng suất cao), cùng với rơm rạ có sẵn trong trồng trọ
t đã
cung cấp thức ăn thô giúp tăng chất lượng và hiệu quả nuôi bò.
- Hóc Môn là một huyện ngoại thành của Tp. HCM nên có điều kiện thuận lợi trong
công tác phục vụ ngành chăn nuôi.
Việc nuôi bò sữa phổ biến ở các hộ gia đình từ 4 đến 5 con, nhiều hộ nuôi trên 10
con, đây là yếu tố góp phần tăng năng suất, hiệu quả của ngành chăn nuôi.
Đàn heo
So với đàn trâu, bò thì đàn heo có t
ốc độ phát triển cao hơn, mức tăng bình quân năm
2001 - 2003 là 27,8% (trâu, bò là 22,9%). Trong đó mức tăng đàn heo thịt (30,8%) nhanh

hơn đàn heo nái (15,6%). Nguyên nhân của sự tăng trưởng đàn heo thịt nhanh là do:
- Đàn heo của huyện trước đây được nuôi phổ biến trong các hộ gia đình và là vật
nuôi gắn liền với kinh tế nông hộ quy mô nhỏ. Trong thời gian gần đây nhiều hộ chăn
9

nuôi heo phát triển với quy mô vài chục con đến vài trăm, thậm chí có hộ nuôi đến 1400
con. Việc nuôi tập trung này là nhân tố lợi thế về quy mô giúp chăn nuôi heo đạt hiệu quả
và làm tăng đàn heo của huyện.
Song song với những thuận lợi để phát triển chăn nuôi thì vấn đề xử lý chất thải
chăn nuôi trở thành vấn đề cấp thiết. Phương pháp giải quyết hữu hiệu nhất là phát triển
mô hình
công nghệ khí sinh học (biogas).
2.2. Tổng quan công nghệ biogas trong nông nghiệp
2.2.1. Nguồn nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất biogas
2.2.1.1. Đặc tính chung của nguyên liệu
Chất thải của động vật (phân, nước tiểu) trong chăn nuôi là nguồn nguyên liệu lớn,
chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hoá sinh học để tạo Biogas. Khối
lượng chất thải phát sinh có sự khác nhau, tuỳ thuộc vào từng loại gia súc, gia cầm, điều
kiện chăn nuôi, đặc điểm chuồng trại và đặc điểm ngành của từng quốc gia.
Theo số li
ệu thống kê của ngành nông nghiệp Ấn Độ, Nepal và Việt Nam, khối
lượng phát sinh và thành phần tính chất của các loại chất thải được ước tính như sau:
Bảng 2.1 Ước lượng chất thải phát sinh từ động vật [15]
Loại động vật Khối lượng chất thải phát
sinh (kg/ngày/1 con)
Khối lượng chất thải có khả
năng thu gom (kg/ngày/1 con)
(a) Trâu, bò 10 – 15 5 – 8
(b) Lợn 1,3 0,3
(c) Cừu 0,75 0,25

(d) Gia cầm (gà, vịt) 0,75 0,75
(e) Chất thải của người 0,06 0,06



10

(a) Chất thải của trâu, bò
Tại Ấn Độ, hầu hết chất thải từ trâu bò được sử dụng làm biogas do thành phần này
có tính đồng nhất cao, tỷ lệ C:N trong chất thải ở gần mức tối ưu (30:1), thuận lợi cho quá
trình phân huỷ sinh học. Theo ước tính, mỗi ngày, toàn Ấn Độ có khoảng 2 triệu tấn chất
thải phát sinh từ 257 con trâu bò. Nếu như chỉ có một nửa khối lượng
được sử dụng để
chuyển hoá thành biogas thì lượng khí sinh ra có mức năng lượng tương đương 80 triệu
tấn than đá. Thành phần chất thải của bò (tính theo phần trăm khối lượng) bao gồm tổng
chắt rắn (TS) 17,63%; chất rắn bay hơi (VS) 13,65%; thành phần hữu cơ (OC) 44,01%;
tổng Nitơ (N) 1,37%; tỷ lệ C:N = 32:10 và pH = 5.
(b) Chất thải của lợn
Tỷ lệ C:N trong chất thải của lợn thấ
p hơn so với trâu, bò, tỷ lệ này dao động trong
khoảng 13 – 15:1. Do tỷ lệ C:N thấp nên để tăng hiệu quả của quá trình sản xuất biogas,
người ta thường bổ sung thêm một số thành phần khác trong nguồn nguyên liệu đầu vào
của hầm ủ. Thành phần hỗn hợp có thể bao gồm:
- 60% phân lợn, 20% phân người và 20% chất thải từ trồng trọt (lá cây, cỏ cắt
xén…); hoặc
- 60% phân lợn, 25% phân bò và 15% chất th
ải từ trồng trọt; hoặc
- 63% phân lợn; 25% phân bò và 12% phân gà.
(c) Chất thải từ gia cầm
Loại chất thải này có tỷ lệ C:N thấp, khoảng 15:1, do đó quá trình sử dụng cần bổ

sung thêm các thành phần chất thải khác.
Thành phần, tính chất của chất thải có sự khác nhau giữa các loại gia súc. Yếu tố
này sẽ quyết định khả năng phân huỷ sinh học và năng suất sản sinh biogas. Các s
ố liệu
thống kê và so sánh được trình bày trong các bảng 2.2 và 2.3




11

Bảng 2.2 Tính chất của chất thải động vật [15]
Loại chất thải
Tỷ lệ C/N % H
2
O kgVS/con/ngày Lít nước thải/con/ngày
Chất thải của bò
16 – 25 78 – 80 4,2 37,3
Chất thải của ngựa
25 75 - -
Chất thải của lợn
14 82 2,7 28,3
Chất thải của gia
súc
9,3 65 5,9 28,3
Chất thải của cừu
20 68 - -

Ngoài chất thải của động vật và con người, thực vật cũng là nguồn nguyên liệu được
sử dụng để sản xuất biogas và phân bón sinh học. Ví dụ: một kg chất thải từ các vụ thu

hoạch và bèo tây có thể tạo thành 0,037 và 0,045 m
3
biogas. Các loại nguyên liệu hữu cơ
khác nhau sẽ có tính chất hoá sinh khác nhau và do đó, khả năng tạo biogas của chúng
cũng có sự khác nhau. Hai hoặc nhiều loại nguyên liệu có thể được sử dụng kết hợp để
đảm bảo các yêu cầu cơ bản cho quá trình phân huỷ sinh học tạo khí.
Bảng 2.3 Lượng chất thải phát sinh và tính chất (tính trên 454 kg thịt sống) [15]
Thành
phần
Đơn vị
Bò sữa Bò lấy thịt Lợn
Cừu
Gia cầm
Ngựa
Bò
cái
Bê
cái
(182-
318
kg)
>

318
kg
Lợn
thịt
Lợn
giống
Gà

đẻ
trứng
Gà
giò
Chất thải
thô (RW)
kg/ngày 37,2 38,6 40,8 27,2 29,5 22,7 18,1 24 32,2 20,4
Tỷ lệ
phân/nước
tiểu
- 2,2 1,2 1,8 2,4 1,2 - 1,0 - - 4,0
Tỷ trọng kg/m
3
1.005 1.005 1.010 1.010 1.010 1.010 - 1.050 1.050 -
Chất rắn
tổng cộng
(TS)
kg/ngày 4,7 402 502 3,1 2,7 1,9 4,5 6,1 7,7 4,3
% RW 12,7 10,8 12,8 11,6 9,2 8,6 25 25,2 25,2 20,5
Chất rắn
bay hơi
kg/ngày 3,8 - - 2,7 2,2 1,4 3,8 4,3 5,4 3,4
12

(VS)
% TS 82,5 - - 85 80 75 85 70 70 80
BOD
5
% TS 16,5 - - 23 33 30 9 27 - -
COD % TS 88,1 - - 95 95 90 118 90 - -

TKN % TS 3,9 3,4 3,5 49 7,5 - 4,5 5,4 6,8 2,9
Hàm
lượng lân
(P)
% TS 0,7 3,9 - 1,6 2,5 - 0,66 2,1 1,5 0,49
Hàm
lựơng kali
(K)
% TS 2,6 - - 3,6 4,9 - 3,2 2,3 2,1 1,8
Đối với Việt Nam – một quốc gia có ngành nông nghiệp là chủ yếu, đặc điểm về
chất thải của gia súc, gia cầm ở các vùng nông thôn, ngoại thành theo số liệu thông kê của
Trung tâm nước sinh hoạt và Vệ sinh Môi trường Nông thôn (TTNSH & VSMTNT) – Sở
Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Tp. HCM (SNN & PTNT Tp.HCM) như sau:
Khối lượng chất thải của động vật thay đổi rất lớn tuỳ theo từng điều kiện chăn nuôi
và chuồng trại. Lượng phân
động vật sản xuất mỗi năm ước tính theo bảng 2.4.
Bảng 2.4 Khối lượng chất thải từ động vật [11]
Động vật
Tấn/năm (tính trên
454 kg thịt sống)
Hàm lượng Nitơ (kg/năm/454 kg thịt sống)
Trong nước tiểu Trong phân Tổng
Ngựa 20,0 5,4 8,8 14,2
Bò 30,0 4,8 4,9 9,7
Lợn 33,7 4,0 3,6 7,6
Cừu 13,9 9,9 10,7 20,6
Gà, vịt 9,5 - 20,0 20,0
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
của các thành phần này thay đổi nhiều hay ít tuỳ thuộc vào loại động vật, thức ăn, hình

thức chuồng trại… Rơm và cây cỏ thường được sử dụng để lót chuồng, chứ
a một lượng
13

lớn cacbon, đặc biệt là dạng xenlulo, một lượng nhỏ nitơ và khoáng chất. Thành phần
protein trong phân cung cấp môi trường đủ chất dinh dưỡng để các vi sinh vật phát triển.
Bảng 2.3
: Thành phần hoá học của một số loại phân từ động vật [11]
Động vật Lượng nước (%)
Thành phần phân rắn
% Nitơ % P
2
O
5
% K
2
O
Trâu, Bò 80 1,67 1,11 0,056
Ngựa 75 2,29 1,25 1,38
Lợn 82 3,75 3,13 2,20
Gà 56 6,27 5,92 3,27
Chim bồ câu 52 5,68 5,74 3,23

Kết quả trên cho thấy, phân chuồng ở dạng tươi chứa khoảng 70 – 80% lượng nước;
0,3 – 1,9% nitơ; 0,1 – 0,6% photpho (P
2
O
5
) và 0,3 – 1,2% Kali (K
2

O). Vì thế, cứ một tấn
phân tươi, trung bình sẽ có khoảng 180 – 270 kg chất khô; 3,5 – 5 kg nitơ; 2 – 3 kg
Photpho (P
2
O
5
) và 4 – 5 kg Kali (K
2
O).
2.2.1.2. Khả năng sản sinh biogas
Hầu hết các thành phần hữu cơ bao gồm protein, chất béo, cacbohydrat cellulose (trừ
dầu khoáng, lignin) đều có khả năng chuyển hoá sinh học thành biogas (CH
4
, CO
2
). Ba
thành phần chất hữu cơ nói trên, về lý thuyết khi chuyển hoá thành biogas sẽ có sự khác
nhau về thành phần của CH
4
và CO
2
, cụ thể được trình bày trong bảng 2.6.
Bảng 2.6 Thành phần CH
4
và CO
2
trong Biogas sinh ra từ các hợp chất hữu cơ [15]
Nguyên liệu Lít khí/kg nguyên
liệu thô
% CH

4
% CO
2

Protein
700 70 30
Chất béo
1.200 87 33
Hydratcacbon
800 50 50

14

Bảng 2.7 Định mức năng suất tạo biogas từ chất thải chăn nuôi [15]
Loại chất thải
Kg VS sinh
ra/con/ngày
%VS
phân huỷ
Cc biogas/mg
VS phân huỷ
m
3
biogas/con/ngày
Chất thải của bò 4,0 kg 30% 800 cc/mg 1 m
3

Chất thải của lợn 2,7 kg 50% 1.100 cc/mg 1,6 m
3

Chất thải gia cầm 5,9 kg 60% 600 cc/mg 2,2 m
3

Tại Nepal, phân bò được sử dụng phổ biến làm nguyên liệu đầu vào cho các hầm ủ
biogas do khối lượng phân tương đối nhiều. Khả năng sinh khí đối với một số loại chất
thải khác nhau được thống kê theo bảng 2.8
Bảng 2. 4 Khả năng sinh khí của một số loại chất thải [18]
Loại chất thải Khả năng sinh khí m
3
/kg phân
Chất thải của bò 0,023 – 0,04
Chất thải của heo 0,04 – 0,059
Chất thải của gia cầm (gà) 0,065 – 0,116
Chất thải của người 0,02 – 0,028
Tại Việt Nam, sản lượng khí sinh ra hàng ngày được ước tính như sau:
Bảng 2.5 Sản lượng khí hàng ngày [16]
Loại chất thải Sản lượng khí hàng ngày (lít/kg/ngày)
Chất thải của bò
15 – 32
Chất thải của trâu 15 – 32
Chất thải của heo
40 – 60
Chất thải của gia cầm (gà)
50 – 60
Chất thải của người
60 – 70
15

Bèo tây tươi
0,3 – 0,5

Rơm rạ khô
1,5 – 2,0

2.2.2. Nguyên lý của quá trình chuyển hoá [15;16;20]
Về nguyên tắc, khi một lượng sinh khối được lưu giữ trong hầm kín vài ngày sẽ
chuyển hóa và sản sinh ra một hợp chất dạng khí – khí sinh học (biogas), có khả năng
cháy được với thành phần chính là metan (CH
4
) và carbon dioxide (CO
2
), trong đó thành
phần CH
4
chiếm khoảng 50%. Quá trình này được gọi là là quá trình lên men kỵ khí hoặc
quá trình sản xuất khí metan sinh học.
Một hệ thống biogas bao gồm hầm biogas, thiết bị thu khí được lắp đặt trực tiếp trên
nắp hầm, hệ thống ngăn và đường ống cấp nguyên liệu đầu vào (chất thải thô + nước). Bộ
phận đầu ra bao gồm bể chứa và đường ống dẫn chất thải (bùn sau khi lên men) để sử
dụ
ng làm phân bón sinh học.
Trong quá trình lên men, phần sinh khối phân rã và chất thải động vật sẽ được các vi
sinh vật kỵ khí, nấm và vi khuẩn chuyển hóa thành các hợp chất dinh dưỡng cơ bản có ích
cho thực vật và đất mùn. Quá trình này đòi hỏi một số điều kiện tối ưu như độ ẩm, nhiệt
độ, bóng tối… Trong hầu hết các giai đoạn của quá trình phân huỷ, không có sự hiện diện
của oxy từ môi tr
ường không khí, sự tồn tại của vi khuẩn kỵ khí chiếm ưu thế, chuyển hóa
các hợp chất dạng hydrocarbon. Tuy nhiên, giai đoạn cuối cùng của quá trình phân huỷ sẽ
được thực hiện bởi rất nhiều loại vi khuẩn khác nhau bao gồm vi khuẩn kỵ khí và vi
khuẩn hiếu khí. Vi khuẩn hiếu khí, với sự hiện diện của oxy sẽ oxy hoá thành phần carbon
sinh khối thành CO

2
. Như vậy, thành phần carbon sẽ bao gồm phần C bị oxy hoá hoàn
toàn thành CO
2
và phần C bị khử hoàn toàn thành CH
4
.
Các thành phần dinh dưỡng như hợp chất chứa nitơ dạng hoà tan sẽ vẫn tồn tại trong
dung dịch sau phân huỷ và là nguồn phân bón giàu dinh dưỡng cho đất mùn.
Quá trình phân huỷ kỵ khí diễn ra qua 3 giai đoạn chính:
- Giai đoạn thuỷ phân
16

- Giai đoạn hình thành axit
- Giai đoạn lên men metan
Các giai đoạn này được thực hiện bởi 2 loại vi khuẩn – vi khuẩn axít hoá và vi
khuẩn metan hoá. Chu trình chuyển hoá chất thải hữu cơ thành biogas qua các phản ứng
phức tạp, về cơ bản có thể chia thành 2 pha chính:
- Pha I – pha axít: bao gồm giai đoạn thuỷ phân và giai đoạn tạo axít liên kết với
nhau, trong đó các chất thải hữu cơ sẽ chuyển hoá phần l
ớn thành acetate
- Pha II – pha metan: là giai đoạn 3 ở trên, trong đó khí CH
4
và CO
2
được tạo thành.
Hai bước đầu tiên của quá trình là nhân tố chính, qua đó liên kết của các hợp chất
hữu cơ mạch dài bị bẽ gãy, hình thành axit. Khí CH
4
được sinh ra do hoạt động của vi

khuẩn kỵ khí, chủ yếu tại bước thứ 3. Ba bước chính của quá trình như sau:
(1) Tạo axít (thuỷ phân)
Pha I
(2) Khử axít

(3) Sinh khí CH
4
Pha II
2.2.2.1. Giai đoạn tạo axit (thuỷ phân)
Trong giai đoạn thuỷ phân, các hợp chất dạng polyme (phân tử lớn) sẽ bị khử thành
các monome (phân tử cơ bản). Sản phẩm của quá trình bao gồm:
- Chất béo axit béo
- Protein amino axit
- Hydratecacbon Đường
Sản phẩm của giai đoạn này sẽ được các vi khuẩn lên men chuyển hoá, hình thành
các sản phẩm như sau:
- H, H
2
O, CO
2
, NH
4
, H
2
S
- Axit acetic CH
3
COOH
- Rượu và các axít hữu cơ yếu
2.2.2.2. Giai đoạn khử axít

17

Trong bước này, vi khuẩn acetogenic sẽ chuyển hoá rượu và các axít hữu cơ yếu
thành các sản phẩm sau:
- H
2
O, CO
2
, H
- Axit acetic
2.2.2.3. Giai đoạn tạo CH
4

Trong bước thứ 3 – bước cuối cùng của quá trình chuyển hoá, axit acetic được hình
thành ở bước 1 và 2 sẽ được chuyển hoá thành CH
4
, CO
2
(biogas) nhờ hoạt động của vi
khuẩn metan.
Trong quá trình phân huỷ sẽ xuất hiện các bọt khí H
2
S nhỏ và tích luỹ một phần nhỏ
trong thành phần khí biogas. Khí H
2
S được sinh ra trong giai đoạn thuỷ phân khi các VSV
bẽ gãy amino axit methionine thiết yếu. Trong giai đoạn metan hoá, H
2
S cũng tiếp tục
được sinh ra do các nhóm VSV khử sunfat khác nhau sử dụng axít béo (đặc biệt là

acetate), protein làm nguồn cơ chất cho quá trình phân huỷ.
Cả 3 giai đoạn trên càng có sự liên kết thì quá trình phân huỷ, lên men diễn ra càng
nhanh. Hình 2.1 và 2.2 mô tả các bước của quá trình.

Hình 2.1 Các bước của quá trình tạo khí metan





Protei
n

Cacbonhydrate
Chất béo
Axit acetic
Axit HC yếu
Rượu
Axit acetic
Biogas CH
4
,
CO
2

Giai đoạn tạo axít
(thuỷ phân)
Giai đoạn khử axít
Giai đoạn hình
thành khí CH

4

Pha I Pha II
Vi khuẩn lên men
1 2 3
Vi khuẩn acetogenic Vi khuẩn metan hoá