Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến khả năng sinh khí sinh học và methane trong bể khí sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-----

-----

MA QUỐC TRƯỞNG

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ðỘ MÔI TRƯỜNG
ðẾN KHẢ NĂNG SINH KHÍ SINH HỌC VÀ METHANE
TRONG BỂ KHÍ SINH HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-----

-----

MA QUỐC TRƯỞNG

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ðỘ MÔI TRƯỜNG
ðẾN KHẢ NĂNG SINH KHÍ SINH HỌC VÀ METHANE
TRONG BỂ KHÍ SINH HỌC

CHUYÊN NGÀNH

: CHĂN NUÔI

MÃ SỐ

: 60.62.01.05

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. VŨ CHÍ CƯƠNG
2. PGS.TS. BÙI QUANG TUẤN

HÀ NỘI - 2013


LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan rằng, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ ñể thực hiện luận văn này ñược
cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñều ñã ñược chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả luận văn

Ma Quốc Trưởng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

i


LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành ñề tài này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận ñược
rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ của các thầy cô giáo trường ðại học Nông Nghiệp
Hà Nội các thầy và cộng sự của Viện Chăn nuôi, gia ñình và ñồng nghiệp.
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc: PGS.TS. Vũ Chí Cương, Viện
Chăn nuôi; PGS.TS. Bùi Quang Tuấn, Bộ môn Dinh dưỡng - Thức ăn chăn nuôi,
Khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng thủy sản, Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội, ñã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng
thủy sản các thầy, cô giáo ñã tận tình giúp ñỡ chỉ bảo tôi trong quá trình học tập tại
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội.
Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Môi trường chăn nuôi thuộc Viện Chăn
nuôi các ñồng nghiệp và cộng sự cũng ñã tận tình giúp ñỡ chỉ bảo tôi trong quá
trình nghiên cứu, thực hiện thí nghiệm tại Viện.
Do thời gian và kiến thức có hạn, ñề tài của tôi không tránh khỏi những hạn
chế, thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận ñược những ý kiến ñóng góp của thầy cô giáo
và toàn thể bạn ñọc.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 04 tháng 10 năm 2013
Tác giả

Ma Quốc Trưởng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

ii


MỤC LỤC

Lời cam ñoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các chữ viết tắt

vi

Danh mục các bảng

vii

Danh mục các ñồ thị

viii

ðẶT VẤN ðỀ

1

1

Tính cấp thiết của ñề tài

1

2

Mục ñích và ý nghĩa của ñề tài

2

2.1

Mục ñích

2

2.2

Yêu cầu

2

2.3

Ý nghĩa thực tiễn

2

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

4

1.1

Một số khái niệm về khí sinh học

4

1.1.1

Khí sinh học

4

1.1.2

Cơ chế tạo thành khí sinh học trong hệ thống biogas

4

1.1.3

Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả năng sinh khí biogas

7

1.2

Lợi ích của công nghệ khí sinh học

10

1.2.1

Cung cấp năng lượng

10

1.2.2

Hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trường

11

1.3

Một số hệ thống tạo biogas hiện nay

11

1.3.1

Hồ kỵ khí che phủ

11

1.3.2

Bể phân hủy chảy ống

11

1.3.3

Bể phân hủy kỵ khí khuấy trộn ñều

11

1.3.4

Bể phân hủy tiếp xúc

12

1.3.5

Bể phân hủy lọc kỵ khí

12

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

iii


1.3.6

Bể phân hủy có ñệm bùn khí lơ lửng dòng chảy ngược

12

1.3.7

Bể phân hủy có lớp bùn hạt bành trướng

13

1.3.8

Bể lọc ñệm bùn chảy ngược

13

1.3.9

Bể phân hủy kỵ khí có vách ngăn

13

1.4

Sự phát triển biogas ở Việt Nam

13

1.4.1

Thời kỳ một (1960-1975)

14

1.4.2

Thời kỳ hai (1976-1980)

14

1.4.3

Thời kỳ ba (1981-1990)

14

1.4.4

Thời kỳ bốn (1991-2002)

15

1.4.5

Thời kỳ năm (từ năm 2003 tới nay)

16

1.5

Kỹ thuật quản lý và vận hành hệ thống biogas

17

1.5.1

Chuẩn bị nguyên liệu nạp

17

1.5.2

Pha loãng và hòa trộn nguyên liệu

17

1.5.3

Nạp nguyên liệu

18

1.5.4

Theo dõi chất lượng khí và sử dụng khí

18

1.5.5

Vận hành hệ thống biogas hàng ngày

18

1.5.6

Theo dõi sản lượng khí

18

1.6

Biện pháp xử lý nước thải từ hệ thống biogas

19

1.7

Tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước

19

1.7.1

Tình hình nghiên cứu ngoài nước

19

1.7.2

Tình hình nghiên cứu trong nước

20

2

VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

23

2.1

ðối tượng nghiên cứu

23

2.2

Vật liệu nghiên cứu:

23

2.3

ðịa ñiểm và thời gian thí nghiệm

23

2.4

Nội dung nghiên cứu

23

2.5.

Phương pháp nghiên cứu

24

2.5.1

Bố trí thí nghiệm

24

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

iv


2.5.2

Xác ñịnh thành phần hóa học của hỗn hợp chất thải chăn nuôi lợn
(phân, nước tiểu, nước rửa chuồng) làm nguyên liệu nạp vào bể khí
sinh học

2.5.3.

Xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường ñến nhiệt ñộ ñất và nhiệt ñộ
bên trong bể khí sinh học

2.5.4

24
25

Xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường ñến lượng khí methane
sinh ra trong bể khí sinh học

25

2.5.5

Mối tương quan giữa các loại nhiệt ñộ với nhau

25

2.5.6

Phương pháp xử lý số liệu

25

Chương 3 : KẾT QUẢ THẢO LUẬN
3.1

Thành phần hóa học của hỗn hợp phân ñưa vào bể khí sinh học thí
nghiệm

3.2

3.4

28

Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ngoài trời ñến nhiệt ñộ trong ñất ở các ñộ sâu
khác nhau

3.3

28

30

Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ngoài trời ñến nhiệt ñộ trong bể khí có hai
mức sâu khác nhau

31

Khả năng sinh khí sinh học trong thời gian thí nghiệm

37

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ

50

1

Kết luận

50

2

ðề nghị

50

TÀI LIỆU THAM KHẢO

52

PHỤ LỤC

56

MỘT SỐ HÌNH ẢNH MINH HỌA

59

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

v


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ABBH

Acid béo bay hơi

C

Carbon tổng số

CHC

Chất hữu cơ

Hhp

Hỗn hợp phân

KSH

Khí sinh học

N

Nitơ tổng số

t1

Nhiệt ñộ trong bể khí ño ở ñộ sâu 1,4m

t2

Nhiệt ñộ trong bể khí ño ở ñộ sâu 1,8 m;

t1s

Nhiệt ñộ ñất ño ở ñộ sâu 1,4

t2s

Nhiệt ñộ ñất ño ở ñộ sâu 1,8 m

VCK

Vật chất khô

VS

Chất rắn dễ bay hơi

COD

Nhu cầu oxy hóa học

VFA

Acid béo dễ bay hơi

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG

STTT

Tên bảng

Trang

1.1

Nồng ñộ các chất gây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn kỵ khí

9

1.2

Khả năng sinh khí của nguyên liệu từ phân

10

3.1

Thành phần hóa học của hỗn hợp phân lợn nạp vào bể biogas

28

3.2

Diễn biến nhiệt ñộ môi trường và nhiệt ñộ ñất ở các ñộ sâu khác nhau
theo tháng

30

3.3

Diễn biến nhiệt ñộ trong bể ở các mức sâu 1,4 m và 1,8 m theo tháng

32

3.4

Tương quan giữa nhiệt ñộ trong bể khí và nhiệt ñộ của ñất ở các ñộ
sâu khác nhau

33

3.5

Diễn biến khả năng sinh khí sinh học theo tháng

38

3.6

Tương quan giữa nhiệt ñộ bể khí sinh học với sản lượng khí sinh học
(lít/kg VCK)

3.7

40

Tương quan giữa nhiệt ñộ môi trường và sản lượng khí sinh học (lít/kg
VCK)

43

3.8

Diễn biến khả năng sinh khí methane theo tháng

45

3.9

Tương quan giữa nhiệt ñộ trong bể khí và lượng khí methane (lít/kg
hỗn hợp phân nước tiểu)

3.10

47

Tương quan giữa nhiệt ñộ môi trường và năng suất khí methane
(lít/1kg VCK)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

48

vii


DANH MỤC CÁC ðỒ THỊ

STTT
3.1

Tên ñồ thị

Trang

Diễn biến nhiệt ñộ của môi trường và nhiệt ñộ ñất ở các ñộ sâu khác
nhau theo tháng

31

3.2

Diễn biến nhiệt ñộ trong bể ở các mức sâu 1,4 m và 1,8 m theo tháng

32

3.3

Tương quan bậc 1 giữa các nhiệt ñộ ñất và nhiệt ñộ trong bể khí

34

3.4

Tương quan bậc 2 giữa các nhiệt ñộ ñất và nhiệt ñộ trong bể khí

35

3.5

Tương quan bậc 3 giữa các nhiệt ñộ ñất và nhiệt ñộ trong bể khí

36

3.6

Diễn biến năng suất khí sinh học (lít/kg hhp tươi)

39

3.7

Diễn biến năng suất khí sinh học (lít /kg VCK phân) và (lít /kg
CHC phân)

3.8

ðồ thị tương quan hồi qui bậc 1 và bậc 2 giữa nhiệt ñộ bể ở ñộ sâu
1,4m và sản lượng khí sinh học

3.9

48

Hồi qui bậc 2 giữa nhiệt ñộ môi trường và sản lượng CH4 (lít/ kg
VCK)

3.15

47

Hồi qui bậc 1 giữa nhiệt ñộ môi trường và sản lượng CH4 (lít/ kg
VCK)

3.14

46

Diễn biến khả năng sinh khí methane theo tháng (lit/kg VCK và lit/kg
CHC)

3.13

44

Diễn biến khả năng sinh khí methane theo tháng (lít/kg hỗn hợp phân
nước tiểu)

3.12

42

ðồ thị tương quan hồi qui bậc 1 và bậc 2 giữa nhiệt ñộ môi trường và
sản lượng khí sinh học

3.11

41

ðồ thị tương quan hồi qui bậc 1 và bậc 2 giữa nhiệt ñộ bể 1,8m và

sản lượng khí sinh học

3.10

39

49

Hồi qui bậc 3 giữa nhiệt ñộ môi trường và sản lượng CH4 (lít/ kg
VCK)

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

49

viii


ðẶT VẤN ðỀ
1. Tính cấp thiết của ñề tài
Khí sinh học ñược coi như một nguồn năng lượng mới ñược tạo ra bằng công
nghệ sinh học và ñang ñược sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Khí sinh học ñược
tạo ra lần ñầu tiên năm 1814 bởi Humphry Davy từ các nguồn rác thải hữu cơ. Vào
năm 1900 việc sản xuất khí sinh học ñược bắt ñầu ở Bombay (Ấn ðộ). Ngày nay
khí sinh học ñược sử dụng rộng rãi cho việc thắp sáng, chạy ñộng cơ, phương tiện
giao thông, máy phát ñiện, ñun nấu và tạo ra nhiệt. Công trình khí sinh học phù hợp
từ quy mô nhỏ tới quy mô lớn, từ các nước phát triển như Mỹ, các nước Châu Âu
ñến các nước ñang phát triển như Ấn ðộ, Việt Nam và Trung Quốc (Cục Chăn
nuôi, 2011).
Giống như những quá trình sinh học khác, quá trình tạo ra khí sinh học cũng

chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong ñó quan trọng nhất là nhiệt ñộ. Nhiều nghiên
cứu ñã công bố cho biết nếu tăng nhiệt ñộ trong bể khí sinh học lên 5oC thì lượng
khí sinh ra tăng gấp 2 lần. Nhiệt ñộ không chỉ tác ñộng tới ñặc tính lý hóa học của
những thành phần trong quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ mà còn tác ñộng tới sự
phát triển của hệ vi sinh vật trong môi trường yếm khí. ðặc tính hòa tan trong nước
của các chất hữu cơ, tỷ lệ tương tác sinh học và hóa học, tỷ lệ chết của các mầm
bệnh tăng lên cùng với sự tăng nhiệt ñộ (Rehmet và cs., 1999).
Quá trình phân hủy yếm khí bao gồm quá trình thủy phân, quá trình acid hóa,
aceton hóa và quá trình methane hóa (Denac và cs., 1988) ñã bị tác ñộng bởi nhiều
thông số khác nhau. Những yếu tố như pH, nhiệt ñộ, nồng ñộ chất rắn và thời gian
lưu là những yếu tố quan trọng tác ñộng tới quá trình phân hủy yếm khí trong bể khí
sinh học (Lise và cs., 2008). Yếu tố nhiệt ñộ không chỉ tác ñộng tới ñặc tính lý hóa
học của những thành tố ñược tìm thấy trong quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ mà
còn tác ñộng tới sự phát triển của hệ vi sinh vật trong môi trường yếm khí.
Bể chứa hình vòm cố ñịnh cách nhiệt kiểu Trung Quốc ñã ñược chấp nhận
rộng rãi ở nước ta từ nhiều năm nay và thường ñược chôn dưới ñất ñể thích hợp với
khí hậu lạnh về mùa ñông. Thiết kế này có thể giúp chống lại nhiệt ñộ thấp xuất
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

1


hiện vào ban ñêm trong những mùa lạnh. Nhiều nghiên cứu ñã chỉ ra sự liên hệ giữa
nhiệt ñộ bên ngoài bể với sản lượng khí sinh ra cũng như nồng ñộ khí methane
trong hỗn hợp khí sinh học (Wu và Bibeau, 2006; Hansen và cs., 2006).
Khí hậu tại khu vực phía Bắc của Việt Nam ñược chia thành bốn mùa nhưng
chủ yếu là có hai mùa rõ rệt: mùa hè (nóng) và mùa ñông (lạnh) nên vào thời ñiểm
có khí hậu lạnh thường ảnh hưởng rất nhiều tới quá trình xử lý yếm khí tạo khí sinh
học. Ngoài ra, vào mùa nóng thì mức ñộ chênh lệch nhiệt ñộ giữa ngày và ñêm
nhiều nên cũng làm cho hoạt ñộng của bể khí sinh học thường không ổn ñịnh. Các

công trình khí sinh học tại Việt Nam hiện nay ñã ñược phát triển rất nhiều và phần
lớn ñược xây chìm dưới lòng ñất. Tuy nhiên những mối quan hệ giữa nhiệt ñộ trong
không khí, nhiệt ñộ của ñất và của bể khí sinh học ñến lượng khí sinh học ñến nay
chưa thấy ñược nghiên cứu. Xuất phát từ những lý do nêu trên chúng tôi ñã tiến
hành nghiên cứu ñề tài “Ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường ñến khả năng sinh
khí sinh học và methane trong bể khí sinh học”.
2. Mục ñích và ý nghĩa của ñề tài
2.1. Mục ñích
Xác ñịnh ñược ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường tới khả năng sinh khí sinh
học và methane từ nguyên liệu là phân lợn (hỗn hợp phân và nước tiểu lợn).
2.2. Yêu cầu
Từ những số liệu thu thập ñược về nhiệt ñộ môi trường, nhiệt ñộ của ñất ở
những ñộ sâu khác nhau, nhiệt ñộ trong bể khí sinh học (KSH), sản lượng khí sinh
học và nồng ñộ khí methane, tìm ra ñược mối quan hệ giữa các yếu tố nhiệt ñộ (môi
trường, ñất) với sản lượng khí sinh học và nồng ñộ khí methane nhằm góp phần tối
ưu hóa trong sản xuất khí sinh học tại miền Bắc Việt Nam.
2.3. Ý nghĩa thực tiễn
Khí methane là một nguồn nhiên liệu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung
cấp khí ñốt và ñiện năng cho các ngành công, nông nghiệp và sinh hoạt. Hiểu biết
về ảnh hưởng của nhiệt ñộ môi trường, nhiệt ñộ trong bể KSH tới sản lượng khí
sinh học, khí methane từ ñó có những thiết kế, vận hành hoạt ñộng của bể khí sinh
học phù hợp nhằm sản xuất tối ña lượng khí methane sẽ cung cấp nguồn khí ñốt,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

2


ñiện năng dồi dào trong sinh hoạt của người dân. Tạo nguồn khí ñốt cho gia ñình rẻ
tiền, sạch, sử dụng tiện lợi, ñặc biệt là ở các khu vực miền núi, khí sinh học giúp
cho việc giảm bớt các nhu cầu tiêu thụ gỗ củi, giảm chặt phá rừng.

Mặt khác, bể khí sinh học với nhiệt ñộ thích hợp sẽ xử lý an toàn chất thải
trong chăn nuôi, làm sạch môi trường và phòng ngừa các bệnh truyền nhiễm. Cung
cấp một công cụ thân thiện với môi trường trong việc xử lý nguồn chất thải chăn
nuôi, ñặc biệt là từ chăn nuôi lợn.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

3


Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Một số khái niệm về khí sinh học
1.1.1. Khí sinh học
Khí sinh học là một hỗn hợp khí ñược sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất
hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn trong môi trường yếm khí. Hỗn hợp khí này
chiếm tỷ lệ gồm:
CH4: 60 - 70%
CO2: 30 - 40%
Phần còn lại là một lượng nhỏ khí: N2, H2,CO,CO2…CH4 có số lượng lớn và
là khí chủ yếu tạo ra năng lượng khí ñốt. Lượng CH4 chịu ảnh hưởng bởi quá trình
phân hủy sinh học. Phụ thuộc loại phân, tỉ lệ phân nước, nhiệt ñộ môi trường, tốc ñộ
dòng chảy… trong hệ thống phân hủy khí sinh học kỵ khí (Cục Chăn nuôi, 2011).
a/ ðặc tính khí sinh học
Khí sinh học có trọng lượng riêng khoảng 0,9 – 0,94 kg/m3 trọng lượng riêng
này thay ñổi do tỉ lệ CH4 so với các khí khác trong hỗn hợp lượng H2S chiếm một
lượng ít, có mùi hôi, tạo thành acid H2SO4 khi tác dụng với nước gây ñộc cho người
và làm hư hỏng dụng cụ ñun nấu. Mùi hôi của chất này giúp xác ñịnh nơi hư hỏng
của hệ thống ñể sữa chữa.
Khí sinh học có tính dễ cháy khi ñược hòa lẫn nó với tỷ lệ từ 6 ñến 25%
trong không khí. Nếu hỗn hợp khí mà CH4 chỉ chiếm 60% thì 1m3 cần 8m3 không

khí. Trong thực tế, khí biogas (KSH) cháy tốt trong không khí khi ñược hòa lẫn ở tỉ
lệ là 1/9 – 1/10 (Cục Chăn nuôi, 2011).
b/ ðặc tính của khí CH4
Khí CH4 là một chất khí không màu, không mùi nhẹ hơn không khí. Ở nhiệt
ñộ 200C, áp suất 1 atm thì 1m3 khí CH4 có trọng lượng 0,716 kg. Khi ñốt cháy hoàn
toàn 1m3 khí CH4 sẽ tạo ra nguồn năng lượng từ 5500 – 6000 kcal.
1.1.2. Cơ chế tạo thành khí sinh học trong hệ thống biogas
Các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật yếm khí sẽ bị phân hủy thành
các chất hòa tan và các chất khí. Quá trình chuyển hóa này diễn ra với rất nhiều
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

4


phản ứng sinh hóa trong ñó phần lớn carbon, hydro và oxy ñược chuyển hóa chủ
yếu thành khí methane và carbonic. Một phần nhỏ các nguyên tố calcium, phospho,
nitrogen cũng bị thất thoát do sự phân hủy trong hầm biogas (Cục Chăn nuôi, 2011).
Sự phân hủy protein, tinh bột, lipid ñể tạo thành acid amin, glyceryl, acid
béo, acid béo dễ bay hơi, các rượu, methylamine… cũng sẽ tạo ra các chất ñộc hại
ñi kèm như: tomain (ñộc tố thịt thối), sản phẩm bốc mùi như indol, scatol.
Các chất cao phân tử: cellulose, lignin sẽ bị vi khuẩn yếm khí có enzyme
cellulosase phân hủy theo sơ ñồ phân hủy.
(C6H10O5)n ---------> 3nCO2 + 3nCH4 + 4,5 Calo
Lượng CO2 sinh ra một phần sẽ bị giữ lại bởi các ion K+, Ca2+, Na+, NH3+…
Do ñó hỗn hợp khí sinh ra có từ 60 – 70% CH4 (Cục Chăn nuôi, 2011).
Ở giai ñoạn ñầu các chất phân hủy nhanh như tinh bột, protein, ñường, một
phần cellulose bị phân hủy trước tạo nhiều acid hữu cơ sẽ làm chậm quá trình phân
hủy. Ngược lại các chất xơ phân hủy từ từ nên khí sinh ra một cách liên tục. Sự
phân hủy xảy ra qua hai giai ñoạn với hai con ñường khác nhau:
a/ Thứ nhất

Giai ñoạn 1:
- Sự acid hóa cellulose:
(C6H10O5)n + nH2O

3nCH3COOH

- Sự tạo muối: Các base hiện diện trong môi trường (ñặc biệt là NH4OH) sẽ
kết hợp các acid hữu cơ:
CH3COOH + NH4OH

CH3COONH4 + H2O

Giai ñoạn 2:
- Lên men methane do sự phân hủy của muối hữu cơ:
CH3COONH4 + H2 O

CH4 + CO2 + NH4OH

b/ Thứ hai
Giai ñoạn 1:
- Sự acid hóa:
(C6H10O5)n + nH2O

3nCH3COOH

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

5

- Thủy phân acid tạo CO2 và H2:
CH3COOH + 2H2O

2CO2 + 4H2

Giai ñoạn 2:
Methane tổng hợp từ một số trực khuẩn khi sử dụng CO2 và H2:
CO2 + 4H2

CH4 + 2H2O

Vậy cả hai con ñường sinh methane ñều phụ thuộc vào quá trình acid hoá.
Nếu lên men quá nhanh hoặc dịch phân có nhiều phân tử sẽ gây ngừng trệ quá trình
lên men của vi khuẩn methane. Mặt khác, vi khuẩn lên men yếm khí trong giai ñoạn
này ñều thuộc nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose.
Các vi khuẩn này hầu hết là trực khuẩn có bào tử nằm rải rác ở các họ:
Clostridium, Plectridium, Cacduccus, Endosponus, Terminosporus…Các chất tạo
thành: CO2, H2, formate, acetate, alchohol, methylamine, rượu... các chất (trừ CO2)
ñều cho electron và ñược làm chất dinh dưỡng cho vi khuẩn sinh khí methane
chuyên biệt. Nhóm vi khuẩn chuyên biệt này ñều có hai coenzyme ñặc thù mà các
nhóm vi khuẩn khác hầu như chưa thấy:
- Coenzyme M.(2-Mercaptoetban-Sulfonic-acid)
- Coenzyme F420. (một loại flavin mononucleotic)
Nhóm vi khuẩn này cũng ñã ñược xác ñịnh vai trò trong quá trình phần hủy
yếm khí. ðối với các polysaccharide sẽ ñược chuyển thành monosaccharides, trải
qua quá trình biến ñổi sẽ tạo thành các muối acetate, lactate, ethanol, butyrate,
propionate. Sau ñó các muối này sẽ tiếp tục ñược phân hủy ñể tạo thành actate.
Muối actate lại thủy phân ñể tạo ra khí methane.
Một số phản ứng minh họa:
* CH4

H2 + HCO3- + H+

CH4 + 3H2O

2CH3CH2OH + 4H2O

2CH3COO + H+ + CH4 + H2O

CH3-CHOH-COO- + H2O
4CH3CH2OH + 3H2O

2CH3COO- + CH4 + HCO3-

4CH3COO- + H+ + 3CH4 + HCO3-

2CH3CH2CH2COO- + 2H2O + HCO3-

4CH3COO- + H+ + CH4

CH3COO- + H2O

CH4 + HCO3-

4HCOOH + H2O

CH4 + 3HCO3- + 3H+

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

6

* Methanol
3CH4 + HCO3- + H2O + H+

4CH3OH

* Methylamine thủy phân tạo methane
4CH3NH3+ + 3H2O

3CH4 + HCO3- + 4NH4+ + H+

2(CH3)NH2+ + 3H2O

3CH4 + HCO3- + 2NH4+ + H+

4(CH3)3NH+ + 9H2O

9CH4 + 3HCO3- + 6NH4+ + 3H+

Cơ chế lên men của vi sinh vật yếm khí ñược tóm tắt qua sơ ñồ sau:
Protein

Carbohydrate
Cellulose
Starch
Pentosan (Hemicellulose)

Amino acid

Methanol

ðường

Lipid

Glycerol

Acid béo

NH3
Formate
CO2
H2

Acetate

Butyrate
Ethanol
Lactate
Sactate
Succirate
Propiovate

CH4

1.1.3. Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả năng sinh khí biogas
1.1.3.1. ðiều kiện yếm khí
ðây là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất ñến quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi
sinh vật, vi sinh vật tạo khí trong hầm ủ rất nhạy cảm với oxy, nếu hầm ủ có oxy thì

hoạt ñộng của vi sinh vật yếm khí yếu hay ngừng hẳn (Nguyễn Quang Khải, 1995).

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

7


1.1.3.2. Nhiệt ñộ
Có hai vùng nhiệt ñộ thích hợp cho sự lên men của vi khuẩn sinh khí
methane: một là messophilic (nhiệt ñộ trung bình) biến ñộng từ 20 – 45oC, và hai là
thermophilic (nhiệt ñộ cao) trong vùng nhiệt trên 45oC. Nhiệt ñộ tối ưu là 35oC cho
vùng thứ nhất và 55oC cho vùng thứ hai.
Sự thay ñổi ñột ngột về nhiệt ñộ ảnh hưởng ñến quá trình sinh khí. Vi khuẩn
sinh khí methane rất nhạy cảm với nhiệt ñộ, nhiệt ñộ thay ñổi cho phép là 1oC trong
mỗi ngày.
Nhiệt ñộ dưới 10oC làm vi khuẩn hoạt ñộng kém và gas sẽ không ñược sinh
ra hoặc rất ít. Tuy nhiên, chúng vẫn hoạt ñộng ở nhiệt ñộ thấp hơn nhiệt ñộ tối ưu.
Ở Việt Nam nhiệt ñộ trung bình từ 18 – 32oC là thuận lợi cho hoạt ñộng của vi sinh,
sinh khí methane (Nguyễn Quang Khải, 1995).
1.1.3.3. pH
pH cũng góp phần quan trọng ñối với hoạt ñộng sống của vi khuẩn sinh khí
methane. Vi khuẩn sinh khí methane thích hợp ở pH 6,5 – 7. Khi pH lớn hơn 8 hay
nhỏ hơn 6 thì hoạt ñộng của nhóm vi khuẩn giảm nhanh (Nguyễn Quang Khải,
1995).
1.1.3.4. Ẩm ñộ
Ẩm ñộ ñạt 91,5 – 96% thì thích hợp cho vi khuẩn sinh methane phát
triển, ẩm ñộ lớn hơn 96% thì tốc ñộ phân hủy chất hữu cơ có giảm, sản lượng
khí sinh ra thấp (Nguyễn Quang Khải, 1995).
1.1.3.5. Thành phần dinh dưỡng
ðể ñảm bảo quá trình sinh khí bình thường và liên tục phải cung cấp ñầy ñủ

nguyên liệu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Thành phần chủ yếu của
nguyên liệu phải cung cấp là nguồn carbon (C) và nitrogen (N); với carbon ở dạng
là carbonhydrate, còn nitơ ở dạng nitrate, protein, amoniac. Ngoài việc cung cấp
ñầy ñủ nguyên liệu C và N cũng cần phải ñảm bảo tỷ lệ tương ứng C/N. Tỷ lệ thích
hợp sẽ ñảm bảo cân ñối dinh dưỡng cho hoạt ñộng sống của vi sinh vật kỵ khí, trong
ñó C sẽ tạo năng lượng còn N sẽ tạo cơ cấu của tế bào. Nhiều thí nghiệm cho thấy

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

8


với tỉ lệ C/N 25/1 – 30/1 thì sự phân hủy kỵ khí cho kết quả tốt (Nguyễn Quang
Khải, 1995).
1.1.3.6. Hàm lượng chất rắn
ðể hầm ủ hoạt ñộng tốt thì hàm lượng chất rắn nên ở mức dưới 9%, hàm
lượng này thay ñổi theo mùa thường từ 7 – 9%. Ở Việt Nam, vào mùa khô, nhiệt ñộ
cao khả năng sinh gas tốt thì hàm lượng chất rắn trong thiết bị khí sinh học giảm
nên việc cung cấp chất rắn cao hơn có thể chấp nhận và ngược lại tỉ lệ chất rắn
trong nước phân lợn 6% là tối ưu nhất ñể sinh khí trong ñiều kiện khí hậu nhiệt ñới,
với nhiệt ñộ trung bình 25 - 27oC (Nguyễn Quang Khải, 1995).
1.1.3.7. Các chất kìm hãm quá trình sinh khí
Vi khuẩn methane dễ bị ảnh hưởng bởi các ñộc tố và các hợp chất hữu cơ.
Theo nghiên cứu các chất sau ñây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn kỵ khí
(Nguyễn Quang Khải, 1995).
Bảng 1.1. Nồng ñộ các chất gây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn kỵ khí
Tên

Hàm lượng

SO42NaCl

5 000 ppm
40 000 ppm

Nitrite
Cu
Cr
Ni

5 mg/100ml
100 mg/l
200 mg/l
200 – 500 mg/l

CN
NH3
Na

25 mg/l
1 500 – 3 000 mg/l
3 000 – 5 500 mg/l

K
Ca
Mg

2 500 – 4 500 mg/l
2 500 – 4 500 mg/l
1 000 – 1 500 mg/l

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

9


1.1.3.8. Khả năng sinh khí của nguyên liệu từ phân
Bảng 1.2. Khả năng sinh khí của nguyên liệu từ phân
Lượng gas từ phân

Lượng phân gia súc

(lít/Kg phân)

(Kg/ngày)

Trâu bò

22-40

10-15

Lợn

40-60

2,5-3,5

Gia cầm

60-115

0,07-0,09

Loài gia súc

1.1.3.9. Một số yếu tố khác
- Thể tích của hầm ủ biogas;
- Thể tích chất lỏng chứa bên trong hầm;
- Thời gian lưu lại của dịch phân;
- Từng loại phân khác nhau;
- Tỷ lệ phân, nước dịch phân quá loãng thì lượng phân không ñủ ñể phân hủy,
ngược lại dịch phân quá ñặc sẽ gây cứng hầm ủ và cản trở quá trình thoát khí. Tỷ lệ
phân nước theo một số tác giả ñã ñiều tra biến thiên từ 1/12 – 1/4 -1/7 thì tỷ lệ phân
nước là tốt nhất khi ñó sự phân hủy trong hầm ủ rất tốt, dịch thải ra rất tốt có màu
ñen sậm.
- Số lượng vi sinh vật cũng ảnh hưởng lớn ñến khả năng tạo gas.
1.2. Lợi ích của công nghệ khí sinh học
1.2.1. Cung cấp năng lượng
- Nấu nướng là công việc thường xuyên và không thiếu ñược ñối với mọi gia
ñình, sử dụng biogas làm nhiên liệu có ưu thế hơn các loại chất ñốt truyền thống
khác như củi, phụ phẩm nông sản, than, vỏ trấu...
- Dễ dàng chuyển hóa sang dạng năng lượng khác như ñiện.
- Khi sử dụng ñể cung cấp năng lượng dưới dạng nhiệt sẽ cho lửa ñều, sinh
nhiệt cao, nấu nướng nhanh chóng.
- Vệ sinh: không làm cay mắt, hại phổi, các dụng cụ nấu nướng cũng như bộ
phận nhà bếp ñều sạch sẽ không tạo khói.
- Tiết kiệm: tận dụng thời gian dành cho việc khác.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

10


1.2.2. Hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trường
Nước thải sau quá trình phân hủy yếm khí sẽ giảm mùi hôi, không thấy ruồi
nhặng ñeo bám, tiêu diệt mầm bệnh, nhất là ký sinh trùng và các bệnh lây lan khác.
1.3. Một số hệ thống tạo biogas hiện nay
1.3.1. Hồ kỵ khí che phủ
Thông thường nước thải ñược thải ra các hồ lớn, quá trình phân hủy kỵ khí
chỉ xảy ra ở phần ñáy. Bên cạnh ñó hồ ở môi trường ngoài trời nên quá trình phân
giải xảy ra chậm và sinh ra các khí có mùi khó chịu ra môi trường không khí xung
quanh. ðể hạn chế mùi khó chịu này và thu ñược khí sinh học, người ta dùng những
tấm bạt nhựa lớn ñể che phủ mặt hồ với nhiều ống thu khí. Tấm phủ thường ñược
sử dụng phổ biến biến hiện nay là loại HDPE có ñộ bền cao. Tấm phủ còn có tác
dụng ngăn mưa làm loãng nước thải. Hệ thống này thích hợp cho các trang trại sử
dụng hệ thống xối nước ñể vận chuyển phân ra hồ, phân ñược pha loãng có hàm
lượng chất khô nhỏ hơn 2% và thích hợp với khí hậu nóng ẩm. ðây là loại có chi
phí xây dựng và vận hành thấp nhất và hiện ñược áp dụng ở nhiều nước nhiệt ñới
(Nguyen Gia Luong and Nguyen Quang Khai, 2002).
1.3.2. Bể phân hủy chảy ống
Thiết bị là một bể hình trụ nằm ngang. Nguyên liệu mới ñược nạp vào một
ñầu và ñẩy phần ñã phân hủy và khí ra ngoài ở ñầu kia. Loại này sử dụng nguyên
liệu có hàm lượng chất khô 10-13%. Do vậy rất thích hợp với các trang trại thu
phân theo hệ thống cơ học, không dùng xối nước. Thời gian lưu khoảng 20 ngày; hệ
thống cho hiệu suất sinh khí biogas tốt nhất. Phân ñặc dễ tách nước ñể sử dụng tiếp
(Nguyen Gia Luong and Nguyen Quang Khai, 2002).
1.3.3. Bể phân hủy kỵ khí khuấy trộn ñều
Bể có kết cấu thẳng ñứng hoặc nằm ngang. Nước thải ñược nạp vào bể phân
hủy ñịnh kỳ hoặc liên tục. Nước thải ñã phân hủy ñược xả ra ở phần trên, bùn ñược

lấy ra ở phần ñáy. Khí biogas ñược thu ở phần ñỉnh bể. ðể tăng năng suất thiết bị
thường hoạt ñộng ở nhiệt ñộ cao. Ngoài ra bể còn có hệ thống thiết bị khuấy trộn
nhằm cho vi khuẩn tiếp xúc tốt với nguyên liệu và tạo sự ñồng nhất. Bể phân hủy

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

11


khuấy trộn có thể xử lý nhiều loại chất thải hữu cơ với hàm lượng chất khô 3-10%.
Hệ thống này có giá thành cao (Nguyen Gia Luong and Nguyen Quang Khai, 2002).
1.3.4. Bể phân hủy tiếp xúc
Là thiết bị khuấy trộn ñều cải tiến bằng cách thêm bể lắng bùn rồi lưu bùn từ
ñáy của bể lắng về bể phân hủy trong khi phần nước thải sau khi phân hủy xả ra
ngoài từ phần trên của bể lắng. Thiết bị này có tải trọng thể tích cao hơn và thích
hợp với xử lý chất thải có hàm lượng COD cao (Nguyen Gia Luong and Nguyen
Quang Khai, 2002).
1.3.5. Bể phân hủy lọc kỵ khí
Loại thiết bị này thích hợp với việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu
cơ thấp. Một ñiểm quan trọng của thiết bị này là phương thức dòng chảy ngược
(upflow) ảnh hưởng rõ rệt ñến hiệu quả xử lý do bể lọc kỵ khí chứa các vật liệu lấp
ñầy (packing) hay còn gọi là vật liệu lọc. Một phần vi khuẩn sinh trưởng nhờ bám
dính vào vật liệu lấp ñầy tạo ra màng sinh học kỵ khí. Một phần khác lơ lửng trong
các khe của vật liệu lấp ñầy. Vật liệu lấp ñầy ñược bố trí phía trên bộ phận phân
phối (distributor) chất lỏng. Khi hỗn hợp chất thải chảy qua bộ phận phân phối vào
vật liệu lấp ñầy. Do tác ñộng bởi một số lượng lớn vi khuẩn bám dính trên vật liệu
lấp ñầy, các chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy và biến ñổi thành biogas. Tuy
nhiên nhược ñiểm của hệ thống này thường hay bị tắc nhưng hiệu suất khử COD có
thể lên tới trên 80% (Nguyen Gia Luong and Nguyen Quang Khai, 2002).
1.3.6. Bể phân hủy có ñệm bùn khí lơ lửng dòng chảy ngược

Phần ñáy của bể ñược gọi là ñệm bùn (Sludge Bed) vì ở ñó bùn dạng hạt có
mật ñộ cao, dễ lắng và kết bông. Chất thải cần ñược xử lý ñược ñưa vào qua bộ
phận phân phối ở phía dưới ñược phân bố ñều trên toàn bộ tiết diện ngang của bể.
Các vi sinh vật của ñệm bùn phân hủy các chất hữu cơ trong chất thải và chuyển
hóa chúng thành biogas. Khí sinh học liên tục thoát ra dưới dạng bọt nhỏ và hòa
thành những bọt lớn nổi lên bề mặt. Do bị khuấy ñảo bởi các bọt khí, bùn ở phía
trên của bể phân hủy nằm ở trạng thái lơ lửng tạo thành lớp bùn lơ lửng với mật ñộ
tương ñối thấp. Một bộ tách ba pha rắn – lỏng – khí ñược lắp ở phần ñỉnh của bể
biogas. Khi hỗn hợp các chất rắn và chất lỏng ñi vào vùng lắng, hiện tượng kết bông
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

12


bùn xảy ra. Các hạt bùn ngày càng trở nên lớn và lắng xuống do trọng lực. Các hạt
bùn lắng xuống trượt về lại vùng phản ứng dọc theo thành nghiêng của bể. Sau khi
bùn tách ra, phần nước ñược xử lý chảy tràn qua khỏi vùng lắng thoát ra ngoài. Các
bọt khí biogas sinh ra từ vùng phản ứng nổi lên cho tới tấm ngăn ở trên rồi thoát
khỏi chất lỏng và ñi vào buồng chứa khí biogas (Nguyen Gia Luong and Nguyen
Quang Khai, 2002).
1.3.7. Bể phân hủy có lớp bùn hạt bành trướng
Loại bể này là sự cải tiến của bể trên do có tốc ñộ chảy ngược cao hơn
làm cho các hạt bùn nằm ở trạng thái lơ lửng. Nhờ vậy các chất hữu cơ trong hỗn
hợp chất thải tiếp xúc hoàn toàn với các hạt bùn, ñẩy nhanh tốc ñộ phản ứng sinh
khí biogas. Tuy nhiên cũng giống như bể trên loại thiết bị này chỉ phù hợp với
hỗn hợp chất thải có hàm lượng hữu cơ thấp (Nguyen Gia Luong and Nguyen
Quang Khai, 2002).
1.3.8. Bể lọc ñệm bùn chảy ngược
ðây là loại thiết bị kết hợp dòng chảy ñểm khí và bể phân hủy có lớp bùn hạt
bành trướng. Bể lọc kỵ khí ñược lắp ñặt ở trên ñệm bùn, bề dày lớp vật liệu lấp ñầy

giảm ñi và bỏ bộ tách ba pha. Khoảng cách giữa thiết bị phân phối và vật liệu lấp
ñầy với bể khiến cho bùn dạng kết bông và bùn dạng hạt có thể nằm ở trạng thái lơ
lửng, phát triển và tích tụ ở ñó tạo ra ñệm bùn. Ưu ñiểm của hệ thống này là nâng
lượng chất khô tổng số của sinh khối và giảm khả năng tắc nghẽn (Nguyen Gia
Luong and Nguyen Quang Khai, 2002).
1.3.9. Bể phân hủy kỵ khí có vách ngăn
Hệ thống này có thiết bị vách ngăn ñược lắp thẳng ñứng ñể hướng dòng chảy
nhằm duy trì mật ñộ bùn cao trong bể. Các vách ngăn chia bể thành các ngăn chảy
lên và chảy xuống. Nếu hỗn hợp chất thải ñầu vào có hàm lượng chất hữu cơ cao thì
nên hồi lưu nước xả ra (Nguyen Gia Luong and Nguyen Quang Khai, 2002).
1.4. Sự phát triển biogas ở Việt Nam
Công nghệ khí sinh học ñã ñược nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ
những năm 1960. Sơ lược tình hình phát triển công nghệ biogas ở Việt Nam có thể
chia thành 5 thời kỳ.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

13


1.4.1. Thời kỳ một (1960-1975)
Ở miền Bắc, những thông tin về việc sử dụng biogas trong phong trào "ðại
nhảy vọt" của Trung Quốc vào những năm 1957-1960 ñã gây ñược sự chú ý của
nhiều người. Tại một số ñịa phương như Hà Nội, Bắc Thái, Hà Nam Ninh, Hải
Hưng, nhiều cơ quan cá nhân ñã tìm hiểu và xây dựng thử các hầm sinh khí biogas.
Năm 1960 cuốn sách "Cách sinh ra hơi methane nhân tạo và lấy hơi methane tự
nhiên" của Trung Quốc ñược dịch sang tiếng Việt. Năm 1964 tỉnh Bắc Thái ñã xây
dựng "Xưởng phát ñiện methane" ñầu tiên của Việt Nam. Tuy nhiên do những lý do
về mặt kỹ thuật và quản lý, công trình này không ñạt hiểu quả như mong muốn và
sau một thời gian ngắn ñã bị bỏ không sử dụng.
Ở miền Nam, năm 1960 Nha Khảo cứu và Nông lâm súc của chính quyền

Sài Gòn cũ có thí nghiệm biện pháp sản xuất khí methane từ phân gia súc. Tuy
nhiên ý ñồ triển khai ra thực tiễn ñã không thực hiện ñược. Một số công trình
biogas ñược xây dựng rải rác tại miền Nam cũng không duy trì hoạt ñộng (Cục
Chăn nuôi, 2011).
1.4.2. Thời kỳ hai (1976-1980)
Sau khi ñất nước thống nhất, ñứng trước nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội,
khủng hoảng dầu mỏ, các dạng năng lượng mới, năng lượng tái tạo trong ñó việc
phát triển biogas lại ñược chú ý ñến. Năm 1976, phân Viện Năng lượng thuộc Bộ
ðiện và Than ñã soạn thảo "ðề án sử dụng khí sinh vật ở Việt nam". Năm 1977 Bộ
ðiện và Than giao cho Viện Quy hoạch và Thiết kế ðiện chủ trì ñề tài "Nghiên cứu
ứng dụng hầm ủ lên men sinh khí methane". Tháng 12/1979 Ủy ban Khoa học và
Kỹ thuật Nhà nước ñã tổ chức "Hội nghị chuyên ñề về bể khí sinh vật" tại Hà Nội
ñể sơ kết kinh nghiệm về thiết kế, xây dựng và vận hành bể biogas. Từ ñó vấn ñề
khí biogas ñược ñưa vào thành chương trình cấp Nhà nước giao cho Viện quy hoạch
và Thiết kế ðiện (nay là Viện năng lượng) chủ trì (Cục Chăn nuôi, 2011).
1.4.3. Thời kỳ ba (1981-1990)
Trong kế hoạch 5 năm 1981-1985 và giai ñoạn 1986-1990 công nghệ
biogas trở thành một trong những lĩnh vực ưu tiên trong Chương trình nghiên
cứu nhà nước về năng lượng mới mang mã số 10C do Bộ ðiện lực (sau là Bộ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

14


Năng lượng) chủ trì, sau chuyển sang Bộ ðại học trung học chuyên nghiệp và
dạy nghề chủ trì với mã số 52C. Tháng 3 năm 1989, chương trình 52C tổ chức
Hội thảo quốc gia lần thứ nhất về biogas với sự tham gia của hầu hết những
người làm công tác nghiên cứu. Hội thảo ñánh dấu một bước phát triển quan
trọng của công nghệ biogas ở Việt nam. Cho tới 1990 ña số các tỉnh trong toàn
quốc ñã có công trình biogas ñược xây dựng. Phát triển mạnh nhất là các tỉnh

phía nam ño ñiều kiện thuận lợi về kinh tế - xã hội và khí hậu. Lớn nhất phải kể
ñến là thành phố Hồ Chí Minh với trên 700 công trình. ðồng Nai 468 công trình;
tỉnh Hậu Giang 240 công trình. Tính chung toàn quốc có khoảng trên 2000 công
trình chủ yếu là loại nắp nổi, với dung tích bể phân hủy nhỏ từ 2 - 10 m3. Cá biệt
có công trình có thể tích phân hủy lên tới 200 m3 ở ðồng Nai. Nhìn chung các
công trình ñều hoạt ñộng tốt (Cục Chăn nuôi, 2011).
1.4.4. Thời kỳ bốn (1991-2002)
Sau khi kết thúc kế hoạch 5 năm 1986-1990, chương trình 52C bị giải thể.
Hoạt ñộng nghiên cứu rất hạn chế chủ yếu là triển khai ứng dụng dưới hình thức dự
án do nhiều tổ chức thực hiện tùy mục tiêu và nguồn kinh phí. Viện Năng lượng vẫn
tiếp tục các ñề tài nghiên cứu về thiết kế thiết bị nắp cố ñịnh vòm cầu. Từ năm 1993
trở ñi, công nghệ chủ yếu phát triển trong khuôn khổ các dự án về vệ sinh môi
trường, nông nghiệp và phát triển nông thôn với nhiều kiểu hầm biogas mới. Hệ
thống hầm biogas bằng chất dẻo PE theo mẫu của Colombia ñược phát triển nhờ dự
án SAREC- S2-VIE22 do Viện Chăn nuôi, Hội làm vườn trung ương (VACVINA),
Cục khuyến nông và khuyến lâm và ðại học Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh
triển khai. Trong khuôn khổ hoạt ñộng của Ban chỉ ñạo quốc gia về cung cấp nước
sạch và vệ sinh môi trường, Trung tâm tư vấn hỗ trợ phát triển nông thôn (RDAC)
ñưa thiết bị nắp cố ñịnh có vòm bán cầu chứa khí bằng compozit, phần còn lại ñược
xây bằng gạch, thiết bị này ñược cải tiến nhiều lần. Xí nghiệp Cơ khí nông nghiệp
Ứng Hòa (Hà Nội) ñã thay vòm compozit bằng vòm xi măng lưới thép. Bên cạnh
ñó dự án ñiểm của chương trình "Chương trình vệ sinh chăn nuôi xử lý chất thải
băng hầm ủ biogas" ở huyện ðan Phượng (Hà Nội) ñã thành công với khoảng 3000
công trình ñược xây dựng. Với nguồn kinh phí tài trợ Toyota, Hội làm vườn ñã phát
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………

15