Đánh giá tiềm năng phát triển mô hình hầm biogas xử lý chất thải chăn

Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................. v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài .............................................................................................. 2
3. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài ......................................................................... 2
4. Nội dung thực hiện đề tài .................................................................................... 2
5. Phƣơng pháp thực hiện đề tài ............................................................................. 3
CHƢƠNG 1 ............................................................................................................... 4
TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ HẦM BIOGAS ....................... 4
1.1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI ............................................. 4
1.1.1. Chất thải rắn - phân ................................................................................... 5
1.1.2.Nƣớc thải .................................................................................................... 7
1.1.3.Khí thải và tiếng ồn .................................................................................... 8
1.2.TỔNG QUAN VỀ HẦM BIOGAS .................................................................. 9
1.2.1. Lịch sử phát triển của công nghệ biogas ................................................... 9
1.2.2. Một số vấn đề cơ bản về công nghệ biogas ............................................. 11
CHƢƠNG 2: KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ XÃ HỘI HUYỆN
TAM DƢƠNG ......................................................................................................... 16
2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ............................................................................... 16
2.1.1. Vị trí địa lý .............................................................................................. 16
2.1.2. Địa hình, địa mạo .................................................................................... 18
2.1.3. Khí hậu .................................................................................................... 18

2.1.4. Các nguồn tài nguyên .............................................................................. 19
2.2. ĐIỀU KIỆN PHÁT TRIỂN KINH TẾ XÃ HỘI ........................................... 20
i


Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

2.2.1 Tăng trƣởng kinh tế .................................................................................. 20
2.2.2. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế ..................................................................... 21
CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ MÔ HÌNH HẦM BIOGAS....................... 22
3.1. HIỆU QUẢ VỀ MẶT KINH TẾ ................................................................... 22
3.2. HIỆU QUẢ XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG ............................................................ 24
3.3. HIỆU QUẢ XÃ HỘI ..................................................................................... 33
CHƢƠNG 4: ............................................................................................................ 36
TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN VÀ ĐỀ XUẤT HƢỚNG PHÁT TRIỂN HẦM
BIOGAS ................................................................................................................... 36
4.1. TIỀM NĂNG PHÁT TRIỂN HẦM BIOGAS .............................................. 36
4.1.1. Tiềm năng từ cơ chế chính sách .............................................................. 36
4.1.2. Đánh giá tiềm năng qua khảo thực tế ...................................................... 39
4.2. ĐỀ XUẤT HƢỚNG PHÁT TRIỂN HẦM BIOGAS TẠI ĐỊA PHƢƠNG .. 40
4.2.1. Đề xuất xây mới ...................................................................................... 40
4.2.2 Đề xuất khắc phục và hoàn thiện đối các hầm đang hoạt động ............... 43
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 46
1. Kết luận ......................................................................................................... 46
2. Kiến nghị ....................................................................................................... 47
PHỤ LỤC PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI............................................ 53
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 55

ii


Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

LỜI CAM ĐOAN
Bản luận văn này do tôi tự lập nghiên cứu và thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn
của PGS.TS Nguyễn Thị Ánh Tuyết.
Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đƣợc ghi trong
mục Tài liệu tham khảo, ngoài ra tôi không sử dụng bất kì tài liệu nào mà không
đƣợc liệt kê.
Nếu sai, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung và mọi hình thức
kỷ luật
Hà Nội, ngày 13 tháng 03 năm 2015
Tác giả

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, phòng, khoa của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Viện đào tạo Sau
đại học - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã trang bị những kiến thức thiết
thực và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành khóa
học.
Để hoàn thành Luận văn này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
côgiáo PGS.TS. Nguyễn Thị Ánh Tuyết người trực tiếp hướng dẫn và luôn tận tình
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm Luận văn.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến phòng Tài nguyên và Môi trường, phòng
Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, phòng 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 tôi có được những thông tin, tài liệu phục vụ cho việc
hoàn thành Luận văn.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, những người bạn, đã giúp đỡ động viên và tạo điều
kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa học.
Hà Nội, ngày 13 tháng 3 năm 2015
Tác giả

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

Tài nguyên và Môi trƣờng

NN&PTNT

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

BOD

Nhu cầu oxy sinh hóa

UBND

Ủy ban nhân dân

KSH

Khí sinh học

VSV

Vi sinh vật

COD

Nhu cầu oxy hóa học

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

v

Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Lƣợng phân thải ra ở gia súc, gia cầm hàng ngày ..................................... 5
Bảng 1.2.Thành phần một số nguyên tố đa lƣợng trong phân gia súc, gia cầm (%) . 6
Bảng 1.3. Thành phần vi sinh vật trong chất thải chăn nuôi lợn .............................. 7
Bảng 1.4. Tổng lƣợng nƣớc thải chăn nuôi gia súc giai đoạn 2009– 2011................ 8
Bảng 1.5. Đặc tính và sản lƣợng khí sinh học của một số nguyên liệu ................... 15
Bảng 2.1. Điều kiện khí hậu huyện Tam Dƣơng ..................................................... 18
Bảng 2.2. Tăng trƣởng kinh tế giai đoạn 2001– 2010 ............................................. 21
Bảng 2.3. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế huyện Tam Dƣơng giai đoạn 2005-2010 .... 21

Bảng 3.1. Chi phí xây dựng hầm biogas vòm cầu nắp cố định bằng gạch .............. 22
(V=14 m3) ................................................................................................................ 22
Bảng 3.2. Chi phí – lợi ích của hộ đầu tƣ xây dựng hầm biogas ............................. 24
Bảng 3.3. Điểm lấy mẫu nƣớc thải trƣớc và sau hầm Biogas .................................. 24
Bảng 3.4. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nƣớc thải trƣớc và sau hầm biogas.......... 27
Bảng 3.5. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nƣớc thải trƣớc và sau hầm biogas.......... 28

Bảng 4.1. Quy mô chăn nuôi huyện Tam Dƣơng .................................................... 36
ảng 4.2. Tổng lƣợng phân gia súc, gia cầm thải ra ở huyện Tam Dƣơng qua các
năm 2010 – 2012 ...................................................................................................... 37
Bảng 4.3. Tổng lƣợng nƣớc thải bài tiết chăn nuôi gia súc ở huyện Tam Dƣơng giai
đoạn 2011-2013 ........................................................................................................ 37
Bảng 4.4. Số lƣợng hầm biogas đƣợc hỗ trợ xây dựng ở huyện Tam Dƣơng giai
đoạn 2006 – 2010 ..................................................................................................... 38

Bảng 4.5. Những sự cố thƣờng gặp và cách khắc phục ở hầm ủ biogas nắp cố định
dạng vòm cầu ........................................................................................................... 44

vi


Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

DAN H MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cấu tạo thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT1 và KT2 ................... 13
Hình 2.1. Sơ đồ hành chính huyện Tam Dƣơng ...................................................... 17

Hình 3.1.Cơ cấu khoản tiền tiết kiệm đƣợc của các hộ sử dụng hầm biogas .......... 23
Hình 3.2.Chỉ tiêu TSS trƣớc và sau hầm biogas ...................................................... 29
Hình 3.3.Chỉ tiêu BOD5 trƣớc và sau hầm biogas ................................................... 30
Hình 3.4.Chỉ tiêu COD trƣớc và sau hầm biogas .................................................... 30
Hình 3.5.Chỉ tiêu tổng N trƣớc và sau hầm biogas .................................................. 31
Hình 3.6.Chỉ tiêu tổng P trƣớc và sau hầm biogas................................................... 31
Hình 3.7.Tổng coliform của nƣớc thải trƣớc và sau hầm biogas ............................. 32

vii


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Chăn nuôi là ngành cung cấp lƣợng protein động vật chủ yếu trong bữa ăn
hàng ngày của mỗi gia đình. Đó là hình thức đang đƣợc phát triển rộng rãi nhất là ở
các vùng nông thôn, khi mà ngƣời dân có thể tận dụng diện tích đất trống quanh nhà
cũng nhƣ nguồn thức ăn tự nhiên phong phú để tăng thêm thu nhập cho gia đình.
Hiện nay, hình thức chăn nuôi truyền thống nhƣ chuồng trại nằm bên cạnh nhà ở,
thậm chí ở một số nơi ngƣời ta nuôi súc vật trong nhà, hay thải chất bẩn trực tiếp ra
sông không những gây mùi hôi khó chịu, làm mất vẻ mỹ quan môi trƣờng, làm ô
nhiễm những dòng sông, kênh rạch. Lƣợng chất thải chăn nuôi thải ra môi trƣờng
chƣa qua xử lý trở thành mối đe dọa trực tiếp tới sức khoẻ con ngƣời, vật nuôi và là
môi trƣờng lý tƣởng cho ruồi nhặng, muỗi và côn trùng phát triển. Mật độ sống cao
của những loài này là nguyên nhân gây ra những bất tiện trong sinh hoạt, chúng còn
là những ký chủ trung giantruyền nhiều bệnh truyền nhiễm hết sức nguy hiểm cho
con ngƣời và vật nuôi. ên cạnh đó, mùi hôi thối của phân gia cầm, gia súc cũng là
mối phiền toái đáng kể không những cho chính hộ chăn nuôi mà còn ảnh hƣởng đến
các hộ dân sống gần khu vực chăn nuôi. Nhiều nhà khoa học cho biết, mùi hôi thối
của phân có thể gây ảnh hƣởng tới sức khoẻ của con ngƣời và gây ra một số bệnh
nhƣ đau họng, khó thở, viêm da, ngứa...
Trƣớc thực trạng đó, để ngành chăn nuôi phát triển hiệu quả và bền vững,
đòi hỏi phải có các biện pháp xử lý 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 nhƣ tận dụng lại chất thải chăn nuôi làm nguồn
nguyên liệu phục vụ cho hoạt động nông nghiệp khác. Trong đó, việc tận dụng chất
thải chăn nuôi để tạo ra Khí sinh học đang là một giải pháp hiệu quả nhất không
những giảm đƣợc nguy cơ ô nhiễm, giải quyết đƣợc bài toán năng lƣợng phục vụ
cho sinh hoạt, mà còn là giải pháp kinh tế cho những ngƣời dân ở nông thôn.
Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài “Đánh giá tiềm năng phát triển mô hình
hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi quy mô hộ gia đình trên địa bàn huyện
1

Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

Tam Dương”đƣợc thực hiện hƣớng đến mục tiêu phát triển hầm biogas ở các hộ
chăn nuôi quy mô hộ gia đình, nhằm góp phần giải quyết vấn nạn ô nhiễm đang đe
dọa môi trƣờng nông thôn, đáp ứng yêu cầu phát triển nông nghiệp bền vững và xây
dựng nông thôn mới ở địa phƣơng.
2. Mục tiêu của đề tài
Đánh giá hiện trạng, lợi ích của chăn nuôi quy mô hộ gia đình và ảnh hƣởng
của nó tới môi trƣờng nông thôn.
Điều tra, đánh giá hiệu quả kinh tế và môi trƣờng từ việc xử lý chất thải
chăn nuôi bằng hầm Biogas quy mô hộ gia đình.
Đánh giá tiềm năng phát triển hầm biogas quy mô hộ gia đình trên địa bàn
huyện Tam Dƣơng
Đề xuất các giải pháp khắc phục đối với các hầm đang sử dụng và hƣớng
phát triển đối với các mô hình xây mới đồng thời nâng cao nhận thức cho ngƣời dân
trong công tác quản lý, vận hành và sử dụng hầm biogas.
3. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài
Chất thải chăn nuôi của các loại gia súc, gia cầm và các hình thức tái sử
dụng lƣợng chất thải này tại các hộ chăn nuôi trên địa bàn huyện Tam Dƣơng - tỉnh
Vĩnh Phúc.
Các hộ chăn nuôi quy mô hộ gia đình trên địa bàn huyện Tam Dƣơng
4. Nội dung thực hiện đề tài
Tổng quan về chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm.
Tổng quan về biogas và các dạng hầm biogas.
Thu thập tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Tam Dƣơng.
Khảo sát thực tế về quy mô, sản lƣợng chăn nuôi gia súc gia cầm trên địa
bàn huyện.

Thu thập số liệu về chất thải chăn nuôi và các hình thức xử lý và sử dụng
chất thải chăn nuôi.
Khảo sát tình hình sử dụng các công trình biogas hiện có.
Đánh giá tiềm năng phát triển hầm biogas trên địa bàn huyện
2


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

Đề xuất các giải pháp xây dựng mô hình hầm biogas mới cũng nhƣ khắc
phục và cải tạo các hầm biogas đang sử dụng.
5. Phƣơng pháp thực hiện đề tài
- Phƣơng pháp thu thập số liệu:
Số liệu thứ cấp: Nguồn số liệu đƣợc thu thập từ các báo cáo công bố của Bộ
NN&PTNT, từ các phòng ban của huyện (Phòng TN&MT, NN&PTNT, Thống
kê,…), các báo cáo của huyện về phát triển kinh tế xã hội, quy hoạch, kế hoạch và
các tài liệu liên quan đến tình hình chăn nuôi và việc triển khai áp dụng mô hình
hầm biogas, các số liệu từ sách, báo,…
Số liệu sơ cấp: Thu thập bằng cách khảo sát, điều tra, phỏng vấn các đối
tƣợng thông qua 100 phiếu điều tra tại các cơ sở chăn nuôi quy mô hộ gia đình
(Kèm theo phụ lục phiếu điều tra). Mục đích phiếu điều tra đƣợc xây dựng nhằm
đánh giá hiệu quả về mặt kinh tế và môi trƣờng từ việc xử lý chất thải chăn nuôi
bằng hầm Biogas tại các hộ chăn nuôi đã tiến hành xây dựng hầm biogas và đánh
tiềm năng phát triển mô hình hầm biogas tại các hộ chƣa có hầm để từ đó nhân rộng
mô hình hầm iogas trên địa bàn toàn huyện.
- Phƣơng pháp thống kê, phân tích, tổng hợp, đánh giá:
Thống kê, tổng hợp và phân tích các số liệu khảo sát đƣợc. Xử lý các số
liệu và đánh giá vấn đề dựa trên các khía cạnh về môi trƣờng và kinh tế. Từ đó đề

xuất những giải pháp cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả mô hình hầmủ biogas ở địa
phƣơng.

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 NUÔI
Ngày nay vấn đề ô nhiễm môi trƣờng trong nông nghiệp ngày càng đƣợc
quan tâm nhiều, nhất là ngành chăn nuôi. Chất thải chăn nuôi có mùi hôi thối đặc
trƣng, chứa nhiều chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh.
Bên cạnh đó ở nƣớc ta hiện nay, phƣơng thức chăn nuôi nông hộ vẫn chiếm
tỷ lệ lớn, vì vậy việc xử lý và quản lý chất thải chăn nuôi ngày càng khó khăn. Hiện
nƣớc ta có khoảng 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình và khoảng 18 nghìn trang
trại chăn nuôi tập trung nhƣng chỉ có 8,7% số hộ xây dựng hầm biogas và chỉ có
0,6% số hộ gia đình cam kết bảo vệ môi trƣờng (Cục chăn nuôi

ộ NN&PTNT,

2011)[3].
Nhiều báo cáo nghiên cứu đều đã khẳng định là hầu hết các chất thải trong
chăn nuôi đều chƣa đƣợc xử lý trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Lƣợng phân không
đƣợc xử lý và tái sử dụng là nguồn phát sinh khí nhà kính (chủ yếu là CH4, CO2,
N2O) làm cho trái đất nóng lên, ngoài ra còn làm tăng độ phì của đất, gây phú
dƣỡng, ô nhiễm môi trƣờng đất, nƣớc. (Đào Lệ Hằng, 2011)[6].

Do không có sự quy hoạch ban đầu nên hầu hết các cơ sở chăn nuôi nằm
lẫn trong khu dân cƣ, quy mô chăn nuôi còn nhỏ lẻ và phân bố rải rác gây ô nhiễm
môi trƣờng nông thôn.Trong khi đó công tác quản lý môi trƣờng ở các địa phƣơng
chƣa đƣợc quan tâm. Vì vậy ô nhiễm môi trƣờng trong chăn nuôi đang là vấn nạn
và cần có biện pháp khắc phục để chăn nuôi phát triển bền vững ở địa phƣơng.
Khối lƣợng chất thải rắn trong chăn nuôi ƣớc tính khoảng hơn 85 triệu tấn
mỗi năm nhƣng lƣợng chất thải rắn này đƣợc xử lý là rất ít, còn lại là xả thẳng trực
tiếp ra môi trƣờng. Phƣơng pháp xử lý chất thải rắn còn đơn giản, phân gia súc chủ
yếu đƣợc sử dụng để ủ bón ruộng, một phần sử dụng cho hầm biogas. Tuy nhiên
hiện nay mới chỉ có khoảng 40-70% số phân đƣợc sử dụng để ủ, phần còn lại đƣợc
thải trực tiếp ra môi trƣờng ao, ruộng, kênh mƣơng (Đào Lệ Hằng, 2013)[5]. Thực
tế các loại chất thải này đều đang đƣợc tăng lên nhanh chóng trong khi khả năng xử
4


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

lý thì còn quá nhiều hạn chế.
Chất thải chăn nuôi chia ra thành 3 nhóm: chất thải rắn, chất thải lỏng, tiếng
ồn và khí thải.
1.1.1. Chất thải rắn -phân
Là những thành phần từ thức ăn nƣớc uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ
đƣợc và thải ra ngoài cơ thể. Chất thải rắn chăn nuôi lợn có độ ẩm từ 56 - 83% (Bùi
Hữu Đoàn, 2011)[1], chứa nhiều hợp chất hữu cơ, vô cơ và một lƣợng lớn các VSV,
trứng các ký sinh trùng có thể gây bệnh cho ngƣời và vật nuôi.
Lƣợng chất thải rắn rất khác nhau tùy theo loài vật nuôi và phƣơng thức
chăn nuôi. Thông thƣờng, chăn nuôi theo phƣơng thức quảng canh lƣợng phân thải
ra của gia súc gia cầm thƣờng lớn hơn phƣơng thức chăn nuôi thâm canh, nuôi có

chất đệm lót cũng sẽ tạo ra lƣợng chất thải lớn hơn nuôi trên sàn.
Bảng 1.1. Lƣợng phân thải ra ở gia súc, gia cầm hàng ngày
Loại gia súc, gia cầm
Bò sữa (500kg)
Bò thịt (400kg)
Lợn nái (200kg)
Lợn thịt (50kg)
Cừu
Gà tây
Gà đẻ
Gà thịt

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)

Theo Vũ Đình Tôn và cộng sự, 2010, lợn ở các lứa tuổi khác nhau thì lƣợng
phân thải ra khác nhau. Trong điều kiện sử dụng thức ăn công nghiệp với lợn từ sau
cai sữa đến 15 kg tiêu thụ thức ăn là 0,42 kg/con/ngày lƣợng phân thải ra là 0,25
kg/con/ngày. Lợn từ 15 đến 30 kg tiêu thụ thức ăn là 0,76 kg/con/ngày lƣợng phân
thải ra là 0,47 kg/con/ngày. Lợn từ 30 đến 60 kg và từ 60 kg đến xuất chuồng tiêu
thụ thức ăn là 1,64 và 2,3 kg/con/ngày, lƣợng phân thải ra là 0,8 và 1,07
kg/con/ngày. Đối với lợn nái chửa kỳ I và chờ phối mức tiêu thụ thức ăn là 1,86
5


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

kg/con/ngày, lƣợng phân thải ra 0,80 kg/con/ngày. Lợn nái chửa kỳ II lƣợng phân
thải ra là 0,88 kg/con/ngày. Lợn nái nuôi con mức ăn tiêu thụ là 3,7 kg/con/ngày.
Nhƣ vậy một đời lợn thịt tính từ cai sữa đến xuất chuồng khoảng 110 kg, lƣợng
thức ăn tiêu thụ là 257,5 kg, lƣợng phân tạo ra là 127,05 kg, lợn nái một năm tiêu
thụ hết 797 kg, lƣợng phân thải ra trung bình là 342,22 kg. Theo Lochr (1984),
lƣợng phân thải ra hàng ngày bằng 6-8% khối lƣợng cơ thể lợn. Nhƣ vậy lƣợng chất
thải rắn biến động rất lớn.
Bảng 1.2.Thành phần một số nguyên tố đa lƣợng trong phân gia súc, gia cầm
(%)
H 2O

Nitơ

P 2O 5

K2O

CaO

MgO

Phân lợn

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 vịt

56

1,00

1,4

0,62

1,70

-

Loại phân

(Nguồn:Lê Căn , 1975)[15]

Phân lợn, trâu, bò đƣợc xếp vào loại phân lỏng do có tỷ lệ nƣớc khá cao từ
76-83%. Phần vật chất khô trong phân chủ yếu là các chất hữu cơ và có một tỉ lệ
NPK khá quan trọng dƣới dạng hợp chất vô cơ. Phân gia cầm có tỷ lệ nƣớc thấp
hơn hẳn so với phân lợn và trâu, bò. Hàm lƣợng nƣớc chỉ chiếm khoảng 56%, phần
các hợp chất vô cơ nhất là nitơ có tỷ lệ cao hơn rất nhiều so với phân của các loại
gia súc trên. Về mặt hóa học, những chất trong phân chuồng có thể đƣợc chia làm
hai nhóm là hợp chất chứa Nitơ ở dạng hòa tan và không hòa tan. Nhóm hai là hợp
chất Nitơ bao gồm hydratcarbon, lignin, lipid…Tỉ lệ C/N có vai trò quyết định đối
với quá trình phân giải và tốc độ phân giải các hợp chất hữu cơ có trong phân
chuồng.
Thành phần phân gia súc còn chứa các loại virus, vi trùng, đa trùng, trứng
giun sán và nó có thể tồn tại vài ngày tới vài tháng trong phân, trong đó vi khuẩn
thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các giống điển hình nhƣ Escherichia,
Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella. Trong 1 kg phân có chứa 2.000 – 5.000
6


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

trứng giun sán gồm chủ yếu các loại: Ascaris suum, Oesophagostomum,
Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2005)[9].
Bảng 1.3. Thành phần vi sinh vật trong chất thải chăn nuôi lợn
Đơn vị

Số lƣợng

Coliform

MNP/100g

4.106 - 108

E. Coli

MPN/100g

105 - 107

Streptococus

MPN/100g

3.102 - 104

Vk/25ml

10 - 104

Vk/ml

10 - 102

MPN/10g

0 - 103

Chỉ tiêu

Salmonella
Cl. Perfringens
Đơn bào

(Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý (2005)[9]

Các loại VSV trong phân gia súc có thể tồn tại vài ngày tới vài tháng ở môi
trƣờng có nhiệt độ cao và chúng có thể gây ra nhiều bệnh cho con ngƣời, vật nuôi.
1.1.2.Nƣớc thải
Nƣớc thải chăn nuôi là một loại nƣớc thải rất đặc trƣng và có khả năng gây
ô nhiễm môi trƣờng cao. Đây là loại chất thải ít đƣợc sử dụng và khó quản lý.
Lƣợng nƣớc thải ra lớn bao gồm: Nƣớc sử dụng cho nhu cầu uống, rửa chuồng và
tắm cho lợn là 30-50 lít nƣớc/con/ngày đêm (Hồ Thị Kim Hoa và cộng sự,
2005)[7]. Nƣớc thải có mùi hôi thối, khó sử dụng cho các mục đích nông nghiệp và
nuôi trồng thủy sản do thƣờng gặp khó khăn trong khâu vận chuyển. Mặt khác,
lƣợng nƣớc thải quá lớn, không thể sử dụng hết, do đó thƣờng đƣợc thải trực tiếp ra
môi trƣờng.
Nƣớc thải chăn nuôi gồm hỗn hợp phân, nƣớc tiểu và nƣớc rửa chuồng. Vì
vậy, nƣớc thải chăn nuôi rất giàu chất dinh dƣỡng thích hợp cho việc tƣới tiêu cây

nông nghiệp nhƣ: lúa, rau màu... Nƣớc phân chuồng nghèo lân, giàu đạm và rất giàu
Kali. Đạm trong nƣớc phân chuồng tồn tại theo 3 dạng chủ yếu là: urê, axit uric và
axit hippuric, khi để tiếp xúc với không khí một thời gian hay bón vào đất thì bị
VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau đó chuyển thành amoni
carbonat (Bùi Hữu Đoàn, 2011)[1].
7


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

Trong nƣớc thải chăn nuôi, hàm lƣợng BOD5 rất cao khoảng trên 3.000 mg/l,
hàm lƣợng nitơ trên 200 mg/l, hàm lƣợng chất lơ lửng và số lƣợng vi sinh vật cũng
rất cao. Theo Bộ NN&PTNT (2013)[5] hàng năm đã có khoảng 36 triệu tấn nƣớc
tiểu vật nuôi đƣợc thải ra, chƣa kể hàng chục triệu tấn nƣớc thải sau tắm và rửa
chuồng trại.
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
Đối với ô nhiễm không khí thì ngành chăn nuôi là một ngành sản xuất tạo
ra nhiều loại khí thải nhất, có tới trên 170 chất khí có thể sinh ra từ chăn nuôi, điển
hình là các khí CO2, CH4, NH3, NO2,N2O, NO, H2S, indol, seatol, mercaptan (Giáo
trình quản lý chất thải chăn nuôi, ĐHNN,2011)[1]…và hàng loạt các khí gây mùi
khác. Ở điều kiện bình thƣờng, các chất bài tiết từ gia súc, gia cầm nhƣ phân và
nƣớc tiểu nhanh chóng bị phân giải tạo ra nhiều chất khí có khả năng gây độc cho
ngƣời và vật nuôi (Bùi Hữu Đoàn, Giáo trình quản lý chất thải chăn nuôi 2011)[1].
Tiếng ồn trong chăn nuôi thƣờng gây nên bởi hoạt động của gia súc, gia
cầm hay tiếng ồn sinh ra từ hoạt động của các máy công cụ dùng thái, nghiền thức
ăn.Tuy nhiên tiếng ồn do chăn nuôi phát ra là tƣơng đối nhỏ và ít gây ảnh hƣởng
đến con ngƣời và môi trƣờng sống xung quanh.
Nhƣ vậy, phát triển chăn nuôi nếu không đi kèm với các biện pháp xử lý
chất thải sẽ làm môi trƣờng sống của con ngƣời xuống cấp nhanh chóng, môi
trƣờng bị ô nhiễm lại tác động trực tiếp đến vật nuôi, phát sinh nhiều dịch bệnh,
giảm năng suất, gây thiệt hại cho ngƣời chăn nuôi.
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.Trên thế giới
Cuối những năm 1890 đánh dấu sự xuất hiện của một loại bể chứa phân

đƣợc đậy kín bởi việc đăng ký bản quyền của Louis Mouras (Pháp). Đến năm 1930,
phân huỷ yếm khí các phế thải nông nghiệp để tạo ra khí sinh học bắt đầu xuất hiện.
Phong trào này phát triển mạnh ở Pháp và Đức vào những năm 1940. Những năm
1960, quá trình ủ lên men tạo biogas (khí sinh học) chỉ đƣợc chú trọng áp dụng để
xử lý phân động vật. Nhƣng đến năm 1970 khi cuộc khủng hoảng năng lƣợng xảy
ra đã tạo tiền đề cho việc phát triển phân huỷ yếm khí chất thải để sản xuất ra khí
đốt (Nguyễn Quang Khải, 2009)[8].
Tuy nhiên, những năm sau đó mối quan tâm dành cho công nghệ biogas bị
suy giảm do giá thành của nhiên liệu thấp và do gặp phải một số vấn đề kỹ thuật với
hầm biogas. Mối quan tâm này chỉ thực sự đƣợc phục hồi vào những năm 1990.
Qua quá trình thực tế phát triển công nghệ biogas. Vận dụng kết quả này
trong thực tế đã thành công ở nhiều nƣớc nhƣ Na Uy, Đan Mạch, Phần Lan, Đức,
Thuỵ Điển, Lavita, Ledniznis. Các giải pháp giữa chế biến và tái chế chất thải hữu
cơ có những lợi ích lớn nhƣ: iến đổi chất thải hữu cơ thành khí sinh học phục vụ
cho hoạt động sinh hoạt hàng ngày, tiết kiệm đất cho những nơi chôn lấp chất thải,
kiểm soát ô nhiễm môi trƣờng do chất thải độc hại.
Công nghệ biogas ngày càng phát triển và dần hoạt động hiệu quả hơn.
Điều đầu tiên đƣợc nhắc đến trong hoàn cảnh thiếu đất đai nhƣ hiện nay là công
nghệ đƣợc thiết kế một cách gọn nhẹ, tiết kiệm không gian. Khả năng hoạt động của
của hệ thống ổn định, sản xuất ra nhiều khí hơn.
b. Tại Việt Nam
Công nghệ biogas đã đƣợc nghiên cứu và triển khai ở Việt Nam từ những
năm 1960. Tuy nhiên giai đoạn 1960-1980, chỉ có một vài nghiên cứu nhỏ lẻ diễn ra
tại một số Viện nghiên cứu và Trƣờng đại học. Các nghiên cứu thử nghiệm với hầm
biogas có thể tích khoảng 15-20 m3 đã đƣợc tiến hành nhƣng gặp phải một số hạn
9


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

chế nhƣ không đủ nguyên liệu đầu vào và cấu trúc hầm không hợp lý (Nguyễn
Quang Khải, 2009)[8]. Tóm lại, do những hạn chế về kỹ thuật cũng nhƣ quản lý nên
những nghiên cứu này đã không đạt kết quả và nhanh chóng chấm dứt.
Việc phát triển hầm Biogas chỉ thực sự đến vào những năm 1990, cuộc vận
động và phát triển công nghệ hầm ủ biogas mới trỗi dậy ở Việt Nam với sự trợ giúp
kỹ thuật của các Viện nghiên cứu và các trƣờng đại học chuyên ngành.
Đến năm 1996, chƣơng trình vệ sinh môi trƣờng và nƣớc sạch quốc gia đã
phát động phong trào biogas, hàng trăm hầm biogas bằng các loại vật liệu khác
nhau nhƣ gạch, xi măng, composite đã đƣợc lắp đặt ở một số tỉnh nhƣ Hà Tây, Nam
Định. Loại hầm composite có nhiều ƣu điểm, tuy nhiên giá thành đắt nên không khả
thi với đại đa số nông dân.
Từ những năm 1998, phong trào chăn nuôi phát triển mạnh trên cả nƣớc
cùng với nhu cầu nâng cao chất lƣợng cuộc sống và nhận thức về cải thiện điều kiện
vệ sinh môi trƣờng ở nông thôn, công nghệ biogas đƣợc đón nhận ở mọi nơi. Cho
đến thời điểm này đã có khoảng 500.000 bể biogas trên phạm vi cả nƣớc, trong đó
có 360.000 bể composite. Tuy nhiên, so với tỷ lệ chất thải chăn nuôi thải ra môi
trƣờng thì số lƣợng hầm Biogas này vẫn còn rất khiêm tốn.
Riêng tại tỉnh Vĩnh Phúc, dự án khí sinh học cho ngành chăn nuôi đã hỗ trợ
xây dựng 2.458 công trình hầm biogas (UBND tỉnh Vĩnh Phúc, 2012)[13]. Ngoài sự
hỗ trợ của dự án này, tỉnh Vĩnh Phúc đã giao Sở TN&MT triển khai dự 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’’, với tổng
số hầm biogas hỗ trợ xây dựng là 15.000 hầm (Trung tâm Tài nguyên và Bảo vệ
Môi trƣờng, 2013). Nhận thấy đƣợc hiệu quả của dự án trên UBND tỉnh Vĩnh Phúc
tiếp tục giao cho Sở Tài nguyên và Môi trƣờng triển khai dự án giai đoạn 2013 2015 với số lƣợng hầm đƣợc hỗ trợ là 3.474, đến thời điểm hiện tại dự án đã gần kết
thúc. Tuy nhiên số lƣợng hầm Biogas trong dân đã xây dựng nhƣng chƣa đƣợc hỗ
trợ vẫn còn rất lớn.

10


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

1.2.2. Một số vấn đề cơ bản về công nghệ biogas
a.Khái niệm về công nghệ biogas
 Khái niệm:
Công nghệ

iogas là công nghệ sử dụng các quá trình phân hủy các chất

hữu cơ nhƣ: phân động vật, nƣớc thải của các lò mổ trong môi trƣờng yếm khí. Sản
phẩm của quá trình phân hủy yếm khí này hỗn hợp các khí (gọi là khí sinh học) và
bã thải.
Thành phần của khí sinh học bao gồm: CH4 chiếm từ 60-70%, CO2 chiếm
từ 30-40% phần còn lại là một lƣợng nhỏ khí N2, H2, CO2, CO,... Trong hỗn hợp khí
biogas thì khí CH4 chiếm tỉ lệ lớn, là loại khí đƣợc sử dụng chủ yếu để tạo ra năng
lƣợng khí đốt
 Cơ chế lên men khí sinh học:
Cơ chế lên men khí sinh học là quá trình mà qua đó các chất hữu cơ nhƣ
rơm rạ, phân ngƣời, phân gia súc, rác thải, bùn, nƣớc thải sinh hoạt và các chất lỏng
hữu cơ,…đƣợc phân hủy bởi một khối lƣợng lớn các vi khuẩn khác nhau, có chức
năng khác nhau trong điều kiện yếm khí. Sự tạo thành khí sinh học là một quá trình
lên men phức tạp xảy ra rất nhiều phản ứng và cuối cùng tạo khí CH4, CO2 và một
số chất khác. Quá trình này đƣợc thực hiện theo nguyên tắc phân huỷ kỵ khí, dƣới
tác dụng của vi sinh vật yếm khí đã phân huỷ từ những chất hữu cơ dạng phức tạp
chuyển thành dạng đơn giản, một lƣợng đáng kể chuyển thành khí và dạng chất hoà

tan. Sự phân huỷ kỵ khí diễn ra qua nhiều giai đoạn với hàng ngàn sản phẩm trung
gian với sự tham gia giữa các chủng loại vi sinh vật rất đa dạng. Đó là sự phân huỷ
protein, tinh bột, lipit để tạo thành axit amin, axit béo bay hơi, glycerin, methylanin
cùng các chất độc hại nhƣ tomain (độc tố thịt thối), các sản phẩm bốc mùi nhƣ
indol, scatol (Đặng Ngọc Thanh,1974). Cuối cùng là liên kết cao phân tử mà nó
không đƣợc phân huỷ trong đƣờng tiêu hóa của động vật nhƣ nhƣ lignin, cellulose
sẽ dễ dàng đƣợc phân hủy bởi vi khuẩn yếm khí. Tiến trình tổng quát nhƣ sau:
CaHbOcNdPeSf

Vi khuẩn kỵ khí

CH4 + CO2 + N2 + PH3 + H2S + tế bào mới

Các giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí:
11


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

Quá trình phân hủy kỵ khí đƣợc chia thành 3 giai đoạn không hoàn toàn
tách biệt mà đan xen lẫn nhau.
- Giai đoạn thủy phân: Ở giai đoạn này các vi khuẩn tiết ra men hidrolaza
phân hủy các chất hữu cơ phức tạp, không tan bên ngoài cơ thể chúng thành các
chất hữu cơ đơn giản và tan đƣợc nhƣ các chất hydrat cacbon (chủ yếu là xenluloza
và tinh bột), chất béo, axit amin dễ tan trong nƣớc. Nhƣ vậy các chất cao phân tử đã
chuyển hóa thành các chất đơn phân tử dễ tan trong nƣớc. Các chất này tiếp tục
đƣợc lên men thành những chất trung gian nhƣ acetat, propionat và butirat, những
chất này lại đƣợc vi khuẩn hấp thụ và chuyển hóa chúng thành các sản phẩm mới

cho các giai đoạn sau.
- Giai đoạn sinh axit: Nhờ các loại vi khuẩn sinh axit béo bậc cao và axit
amin thơm đƣợc sinh ra ở giai đoạn đầu bị phân hủy thành các axit hữu cơ có phân
tử lƣợng nhỏ hơn nhƣ axit axetic, axit propionic, axit butyric,…các aldehyt, rƣợu và
một số loại khí nhƣ nitơ, hidro, cacbonic, amoniac,… Các phản ứng thủy phân và
oxy hóa khử xảy ra một cách nhanh chóng và đồng bộ trong cùng một pha, nhu cầu
oxi sinh học ( OD) của toàn bộ quá trình gần nhƣ bằng không. Ở giai đoạn này do
sinh nhiều axit nên pH môi trƣờng giảm mạnh.
- Giai đoạn sinh mêtan: Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá
trình, dƣới tác dụng của các vi khuẩn sinh mêtan sử dụng axit hữu cơ và các hợp
chất đơn giản khác nhƣ axit axetic, axit fomic, hidro cacbon biến thành khí mêtan,
cacbonic, oxy, nitơ, hidro sulfua,... Sự hình thành khí mêtan có thể theo hai con
đƣờng nhƣ sau: Nhóm metyl của axit axetic, phân hủy trực tiếp thành mêtan, nhóm
cacboxyl của axit axetic trƣớc tiên chuyển hóa thành dioxit cacbon sau đó thì biến
đổi thành mêtan.
b.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hầm iogas
 Cấu tạo:
Để phù hợp với quy mô chăn nuôi, hiện nay có rất nhiều kiểu xây dựng hầm
biogas khác nhau: hầm ủ chung với bình gas, hầm có bình gas nổi, hầm có bình gas
rời, loại xây bằng gạch, loại sử dụng bằng nhựa,... nhƣng cấu tạo chung của hầm có
12


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

ba phần chính:
+ Hệ thống nạp nguyên liệu để dẫn chất thải từ chuồng trại chăn nuôi đến
hầm khí. Tuỳ thuộc vào từng mô hình biogas mà hệ thống nạp có thể thống qua

máng dẫn hoặc dẫn trực tiếp.
+ Hầm phân huỷ là bộ phận chính của hầm, nơi chứa hỗn hợp vật chất và
nƣớc. Tại đây xảy ra hai giai đoạn của quá trình lên men, sản phẩm tạo thành là khí
biogas.
+ Bể thuỷ lực (bể áp) là một bộ phận chứa nguyên liệu đã phân huỷ rồi xả
ra ngoài, đồng thời đóng vai trò điều áp.

Kiểu KT1
Kiểu KT2
Hình 1.1. Cấu tạo thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT1 và KT2
Ở Việt Nam có nhiều kiểu hầm biogas đƣợc xây dựng. Trong những năm
gần đây, đƣợc sự hỗ trợ của Chính phủ Hà Lan, ở nƣớc ta kiểu hầm nắp cố định
đƣợc phát triển mạnh nhất. Đối với loại nắp cố định thƣờng áp dụng hai kiểu phổ
biến là xây bằng gạch (chủ yếu là KT1 và KT2) và loại chế tạo sẵn. Kiểu KT1 đƣợc
ứng dụng tại những vùng có nền đất tốt, mực nƣớc ngầm thấp, có thể đào sâu và
diện tích mặt bằng hẹp. Kiểu KT2 phù hợp với những vùng có nền đất yếu, mực
nƣớc ngầm cao, khó đào sâu và diện tích mặt bằng rộng.
Ngoài hai kiểu hầm Biogas vòm nắp cố định xây gạch KT1, KT2 phổ biến
tại Việt Nam cũng còn rất nhiều mô hình hầm đã đƣợc ứng dụng để phù hợp với
điều kiện của từng vùng, từng hộ gia đình nhƣ thiết bị khí sinh học KT31, hầm nắp
trôi nổi, hầm vòm nắp cố định chế tạo sẵn bằng composite… Từ đó ngƣời dân có
lựa chọn mô hình phù hợp nhất để xây dựng và lắp đặt
13


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

 Nguyên lý hoạt động

Bể biogas hoạt động dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật yếm khí hoạt
động phân huỷ các chất hữu cơ và trải qua các giai đoạn sau:
+ Giai đoạn 1 (Chuẩn bị nguyên liệu): Giai đoạn này cần làm lỏng phân gia
súc và chất thải chăn nuôi, hay cắt nhỏ rác thải nhƣ rau, cỏ ăn thừa của gia súc hay
một phần rơm rạ, thân cây ngô già, bèo tây, nhằm cung cấp nguyên liệu cho vi
khuẩn thuỷ phân chất rắn thành các phần tử hoà tan. Nguyên liệu cung cấp cho hệ
thống biogas nhƣ phân gia súc, gia cầm,...các bộ phận cơ thể của động vật nhƣ xác
động vật chết, rác và nƣớc thải lò mổ, cơ sở chế biến thủy, hải sản,... Các loại phân
gia súc, gia cầm đã đƣợc xử lý trong bộ máy tiêu hóa của động vật nên dễ phân hủy
và nhanh chóng tạo khí sinh học. Phân gia súc sẽ phân hủy nhanh hơn phân gia
cầm, nhƣng sản lƣợng khí của phân gia cầm lại cao hơn. Trong nguyên liệu luôn có
các chất khó phân hủy nhƣ lignin, sáp,...chính vì vậy mà chúng tạo thành váng và
lắng cặn.
+ Giai đoạn 2 (Giai đoạn thủy phân): Giai đoạn này các chất hữu cơ đƣợc ủ
trong bể hở, hay ở tầng trên của hầm biogas lúc này dƣới tác động của các vi khuẩn
lên men sẽ thủy phân các phân tử hữu cơ lớn chuyển thành các phân tử hữu cơ nhỏ,
nhƣ axit béo, axit amin và hình thành khí H2, CO2.
+ Giai đoạn 3 (Giai đoạn sinh khí mêtan): Giai đoạn này nhờ hoạt động của
hệ vi khuẩn yếm khí phân giải các hợp chất hữu cơ nhỏ (sản phẩm của giai đoạn 2)
thành các axit béo nhẹ và chuyển hóa thành khí sinh học.
C. Nguyên liệu để sản xuất khí sinh học
Nói chung các chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học đều có thể làm nguyên
liệu nạp cho các thiết bị khí sinh học. Các nguyên liệu này có thể chia thành hai loại
nhƣ sau: nguyên liệu có nguồn gốc từ chất thải động vật và nguyên liệu có nguồn
gốc thực vật.
- Nguyên liệu có nguồn gốc từ chất thải động vật: Bao gồm chất thải (phân
và nƣớc tiểu) của gia súc, gia cầm…
Các loại chất thải này đã đƣợc xử lý sơ bộ trong bộ máy tiêu hoá của động
14

Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

vật nên dễ phân giải và nhanh chóng tạo khí sinh học.
- Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật: Các nguyên liệu thực vật gồm lá cây
và cây thân thảo nhƣ phụ phẩm cây trồng (rơm, rạ, thân lá ngô, khoai, đậu,…), rác
sinh hoạt hữu cơ (rau, quả, lƣơng thực bỏ đi), các loại cây xanh hoang dại (rong,
bèo, các cây phân xanh). Gỗ và thân cây già rất khó phân giải nên không dùng làm
nguyên liệu đƣợc.
Nguyên liệu thực vật thƣờng có lớp vỏ cứng rất khó bị phân giải. Để quá
trình phân giải kỵ khí diễn ra đƣợc thuận lợi, ngƣời ta thƣờng phải xử lý sơ bộ (cắt
nhỏ, đập dập, ủ hiếu khí). Thời gian phân giải của nguyên liệu thực vật thƣờng dài
hơn so với chất thải động vật.
Trong thực tế, sản lƣợng khí thu đƣợc khi lên men nguyên liệu trong các
thiết bị KSH thƣờng thấp hơn so với lý thuyết vì chúng đƣợc phân giải trong một
thời gian nhất định và chƣa phân giải hoàn toàn.
Sản lƣợng khí hàng ngày đƣợc tính theo lƣợng nguyên liệu nạp hàng ngày
đối với lợn là 40 - 60 lít/kg/ngày, đối với trâu bò là 15 – 32 lít/kg/ngày, đối với bèo
tây tƣơi là 0,3 – 0,5 lít/kg/ngày (Cục Chăn nuôi, 2011)[4]
Bảng 1.5. Đặc tính và sản lƣợng khí sinh học của một số nguyên liệu
Loại nguyên
liệu

Lƣợng chất thải
hàng ngày
(kg/đầu động vật)

Hạm lƣợng

chất khô (%)

Hiệu suất
Tỷ lệ C/N

sinh khí
(lít/kg/ngày)

Phân bò

15 – 20

18 – 20

24 – 25/1

15 – 32

Phân trâu

18 – 25

16 – 18

24 – 25/1

15 – 32

Phân lợn

1,2 – 4,0

24 – 33

12 – 13/1

40 – 60

0,02 – 0,05

25 – 50

5 – 15/1

50 – 60

4–6

12 – 25/1

0,3 – 0,5

80 – 85

48 – 117/1

1,5 – 2,0

Phân gia cầm
èo tây tƣơi

Rơm, rạ khô

(Nguồn: Công nghệ khí sinh học quy mô hộ gia đình,2011)[4]

15


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

CHƢƠNG 2: KHÁI QUÁT ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ XÃ HỘI
HUYỆN TAM DƢƠNG
2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
2.1.1. Vị trí địa lý
Tam Dƣơng là một huyện nằm ở phía Đông ắc của tỉnh Vĩnh Phúc, đƣợc
giới hạn bởi toạ độ 21018’ đến 21025’ vĩ độ Bắc 105036’ đến 105038’ kinh độ Đông.
Trên địa bàn huyện có đƣờng Quốc lộ 2A, Quốc lộ 2C đi qua và nối với huyện Sơn
Dƣơng - tỉnh Tuyên Quang. Huyện Tam Dƣơng có vị trí địa lý nhƣ sau:
- Phía Bắc giáp huyện Tam Đảo.
- Phía Đông giáp huyện ình Xuyên và TP Vĩnh Yên.
- Phía Nam giáp huyện Vĩnh Tƣờng và huyện Yên Lạc.
- Phía Tây giáp huyện Lập Thạch.
Nằm ở vùng địa hình trung du chuyển tiếp tự nhiên miền núi tới đồng bằng,
dân số chủ yếu sống ở vùng nông thôn, ngành nông nghiệp của Tam Dƣơng khá
phát triển nhất là chăn nuôi. Do phát triển mạnh đàn gia súc, gia cầm, chăn nuôi chủ
yếu tập trung ở quy mô hộ gia đình tự phát, chƣa có quy hoạch nên huyện cần quan
tâm đến việc bảo vệ môi trƣờng ở nông thôn.

16

Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

Hình 2.1. Sơ đồ hành chính huyện Tam Dƣơng

17


Luận văn thạc sỹ

Viện KH&CNMT

2.1.2. Địa hình, địa mạo
Huyện Tam Dƣơng có địa hình bán sơn địa, nằm ở vùng miền núi, trung du
nối tiếp với đồng bằng. Do vậy địa hình tƣơng đối phức tạp và đa dạng, địa hình
thấp dần từ Bắc xuống Nam. Vùng núi cao chủ yếu nằm ở các xã sát dãy núi Tam
Đảo (Đồng Tĩnh, Hoàng Hoa, Hƣớng Đạo). Các xã thấp thuộc vùng trung du nằm ở
phía Nam của huyện (Hợp Hòa, Kim Long, Hoàng Đan,…). Có độ cao trung bình
từ 19 m đến 20 m so với mặt nƣớc biển là một số xã đồng bằng (Hoàng Lâu, Hợp
Thịnh, Vân Hội).
2.1.3. Khí hậu
Huyện Tam Dƣơng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 2 mùa rõ
rệt là mùa đông và mùa hạ. Ngoài ra còn mùa xuân và mùa thu là 2 mùa chuyển tiếp
với thời gian không dài. Nói chung huyện Tam Dƣơng mang khí hậu đặc trƣng của
vùng đồng bằng Sông Hồng.
Bảng 2.1. Điều kiện khí hậu huyện Tam Dƣơng
Nhiệt độ

Số giờ nắng

Lƣợng mƣa

(oC)

(giờ)

(mm)

Tháng 1

12,5

7

21,6

81

Tháng 2

17,7

44

10,7

84

Tháng 3

17,2

15

119,7

83

Tháng 4

23,8

64

44,6

83

Tháng 5

26,8

143

134,0

80

Tháng 6

29,3

140

471,8

81

Tháng 7

29,7

173

341,5

80

Tháng 8

28,7

173

349,7

81

Tháng 9

27,5

113

273,9

82

Tháng 10

24,6

93

151,8

81

Tháng 11

24,0

127

3,7

79

Tháng 12

17,2

86

39,8

72

Trung bình năm

23,3

1.178,0

1.962,8

80,6

Tháng

Độ ẩm (%)

Nguồn: Thống kê thường niên tỉnh Vĩnh Phúc năm 2011[12]
18