Đánh giá hiệu quả sử dụng Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi heo

LỜI CAM ĐOAN
Các số liệu sử dụng phục vụ cho khóa luận này đều được công bố theo quy
định và có nguồn gốc trích dẫn cụ thể, rõ ràng đồng thời các kết quả ghiên cứu trong
khóa luận đều do cá nhân tôi tự tính toán, phân tích một cách trung thực, khách quan,
phù hợp với quy chuẩn Việt Nam. Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã tham khảo và
kế thừa những thành quả nghiên cứu của các nhà khoa học và các nhà nghiên cứu với
sự trân trọng và lòng biết ơn.
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung
thực và không có sự trùng lặp với kết quả của các tác giả khác. Nếu sai tôi xin hoàn
toàn chịu trách nhiệm.

Bình dương, ngày 11 tháng 5 năm 2017
Sinh viên

Nguyễn Thị Ái Như

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầ u tiên con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Cha Mẹ đã tạo điều kiện
học tập và nuôi dưỡng con trong suốt thời gian qua. Giúp con có thêm sự tự tin và là
chỗ dựa vững chắc, để con có thể tiếp tục ngồi trên ghế giảng đường và tiếp thu kiến
thức cho đế n ngày hôm nay.
Qua 4 năm học tập và rèn luyện tại Trường Đại Học Thủ Dầu Một cùng với sự
chỉ dạy và hướng dẫn nhiệt tình của quý thấy cô Khoa Khoa học quản lý, đã giúp tôi
có những kiến thức quý báu để bước vào môi trường thực tế, những kiến thức để tôi
hoàn thành đề tài của mình.
Cùng với những kiến thức tại giảng đường kết hợp với những kiến thức thực tế
mà tôi nhận được từ các nông dân qua quá trình phỏng vấn thực tế đã giúp tôi có
những hiểu biết thêm về mô hình biogas của bà con nông dân, sự hiểu biết đó sẽ làm

hành trang cho tôi để ứng dụng chuyên ngành của mình vào thực tiễn để có thể làm
việc và thích nghi tốt hơn với môi trường làm việc sau này.
Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn chân thành đế n giảng viên hướng dẫn ThS. Bùi Thị
Ngọc Bích đã hướng dẫn hết sức tận tình trong thời gian em thực hiện đề tài, để em
hoàn thành bài luận văn được tốt hơn.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị tại Trung tâm Quan trắc – Kỹ
thuật Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Dương đã giúp đỡ em trong quá trình lấy
mẫu và phân tích mẫu để phục vụ cho đề tài.
Con xin chân thành cảm ơn gia đình chú Võ Hải tại ấp Cầu Sắt, xã Lai Hưng,
huyện Bàu Bàng, Tỉnh Bình Dương đã hỗ trợ cho con trong việc thu thập mẫu trong
thời gian nghiên cứu đề tài.
Cuối cùng xin cảm ơn bạn bè đã luôn sát cánh, ủng hộ, động viên, chia sẻ và
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và làm đề tài. Đồng thời, tôi xin cảm ơn các tác
giả của các tài liệu mà tôi đã học tập, tham khảo và trích dẫn.
Trong quá trình hoàn thành bài luận văn này, tuy nhiên không thể tránh khỏi
những sai sót do những hạn chế về kinh nghiệm và kiến thức. Rất mong được sự chỉ
bảo và đóng góp của quý thầy cô để bài luận văn được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Bình dương, ngày 11 tháng 5 năm 2017
Sinh viên
Nguyễn Thị Ái Như

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢN ĐỒ, ĐỒ THỊ .................................................................... vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................ vii
TÓM TẮT ........................................................................................................................ viii
PHẦN MỞ ĐẦU ..................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................................1
2. Mục tiêu của đề tài .........................................................................................................1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................................2
PHẦN 1 - TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN .............................3
1.1. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................................3
1.1.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi [24].....................................................................3
1.1.2. Biogas và công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi [12] ...........................5
1.1.3. Tổng quan về tình hình chăn nuôi và sử dụng Biogas tại huyện Bàu Bàng[3] .....15
1.2. Cơ sở thực tiễn ..........................................................................................................16
1.2.1. Tình hình sử dụng Biogas trên thế giới ...............................................................16
1.2.2. Tình hình sử dụng Biogas tại Việt Nam ..............................................................18
1.3. Tổng quan khu vực nghiên cứu [5] .............................................................................21
1.3.1. Điều kiện tự nhiên................................................................................................21
1.3.2. Kinh tế - xã hội ....................................................................................................25
PHẦN 2 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................27
2.1. Phương pháp thu thập số liệu ........................................................................................27
2.2. Phương pháp xã hội học ............................................................................................27
2.2.1. Phương pháp điều tra bằng phiếu khảo sát ..........................................................27
2.2.2. Phương pháp phỏng vấn trực tiếp ........................................................................28
2.3. Phương pháp phân tích mẫu ......................................................................................28
2.4. Phương pháp đánh giá hiệu quả của mô hình .................................................................29
2.5. Phương pháp so sánh ................................................................................................30
2.6. Phương pháp thống kê, tổng hợp và xử lý số liệu ....................................................31
PHẦN 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................................32
3.1. Hiện trạng sử dụng Biogas tại huyện Bàu Bàng .......................................................32
3.1.1. Số lượng công trình Biogas đang hoạt động tại địa phương ...............................32
3.1.2. Lý do người dân lắp đặt Biogas ...........................................................................33

3.1.3. Đặc điểm của công trình Biogas ..........................................................................34
iii


3.1.4. Các loại hình sử dụng năng lượng Biogas ...........................................................35
3.1.5. Ý kiến về công nghệ Biogas của hộ gia đình ......................................................35
3.2. Đặc điểm của nước thải đầu vào và đầu ra hầm biogas ............................................36
3.2.1. Đặc điểm nước thải đầu vào ................................................................................36
3.2.2. Đặc điểm nước thải đầu ra ...................................................................................37
3.3. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi của túi Biogas ...................................38
3.3.1. Chỉ tiêu pH ...........................................................................................................39
3.3.2. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ ..................................................................................40
3.3.3. Hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng ...........................................................................42
3.3.4. Hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng .........................................................................43
3.3.5. Hiệu quả xử lý vi sinh vật ...................................................................................44
3.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế từ việc sử dụng hầm biogas tại huyện Bàu Bàng ...........45
3.4.1. Phân tích các chi phí cho một túi ủ ......................................................................45
3.4.2. Lợi ích về kinh tế của mô hình biogas .................................................................46
3.4.3. Lợi nhuận và đánh giá hiệu quả kinh tế của mô hình biogas ..............................49
3.5. Đánh giá hiệu quả đối với môi trường từ việc sử dụng hầm biogas .........................50
3.6. Tiềm năng phát triển của biogas [10] ..........................................................................51
3.7. Đề xuất giải pháp khắc phục nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng Biogas trên địa
bàn huyện Bàu Bàng, tỉnh Bình Dương. ..........................................................................52
3.6.1. Giải pháp quản lý .................................................................................................52
3.6.2. Giải pháp kĩ thuật .................................................................................................53
3.6.3. Giải pháp hỗ trợ ...................................................................................................61
PHẦN 4 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................................62
4.1. Kết luận .....................................................................................................................62
4.2. Kiến nghị ...................................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................64

PHỤ LỤC 1 ........................................................................................................................67
PHỤ LỤC 2 ........................................................................................................................70
PHỤ LỤC 3 ........................................................................................................................73

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Lượng phân trung bình của heo trong một ngày đêm. .................................... 3
Bảng 1.2. Một số thành phần trong chất thải rắn chăn nuôi ............................................ 4
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân lợn ................................................................... 4
Bảng 1.4. Trình bày thành phần và một số tính chất cơ bản của biogas .......................... 6
Bảng 1.5. Thành phần CH4, CO2 trong biogas sinh ra từ các hơp chất hữa cơ ............... 8
Bảng 1.6. Định mức năng suất tạo biogas từ chất thải chăn nuôi .................................... 8
Bảng 1.7. Khả năng sinh khí của một số loại chất thải .................................................... 9
Bảng 1.8. Sản lượng khí hàng ngày ................................................................................ 9
Bảng 1.9. Lợi ích Biogas trong đời sống và sản xuất .................................................... 11
Bảng 1.10. Thống kê tình hình chăn nuôi heo qua các năm .......................................... 15
Bảng 1.11. Thống kê tình hình sử dụng Biogas qua các năm ........................................ 16
Bảng 2.1. Thống kê số phiếu phát ra ở các địa bàn khảo sát ......................................... 27
Bảng 3.1.Số lượng hầm Biogas đã xây dựng qua các năm tại huyện Bàu Bàng ........... 32
Bảng 3.2. Lý do người dân lắp đặt hầm/túi Biogas ....................................................... 33
Bảng 3.3. Đặc điểm các loại hầm/túi biogas ở huyện Bàu Bàng ................................... 34
Bảng 3.4. Các loại hình sử dụng Biogas trong hộ gia đình............................................ 35
Bảng 3.5. Ý kiến về công nghệ Biogas của các hộ gia đình .......................................... 36
Bảng 3.6. Đặc điểm nước thải chăn nuôi lợn tại hộ nghiên cứu .................................... 37
Bảng 3.7. Đặc điểm nước thải đầu ra của túi biogas tại khu vực nghiên cứu ................ 38
Bảng 3.8. Các chỉ tiêu nước thải trước và sau khi xử lý qua túi Biogas ........................ 38
Bảng 3.9. Giá trị pH đầu vào và đầu ra của túi Biogas .................................................. 39
Bảng 3.10. Giá trị pH đầu vào và đầu ra của túi Biogas ................................................ 40

Bảng 3.11 Giá trị BOD5 đầu vào và đầu ra của túi Biogas ............................................ 41
Bảng 3.12. Giá trị SS đầu vào và đầu ra của túi Biogas ................................................ 42
Bảng 3.13. Giá trị NTS đầu vào và đầu ra của túi Biogas ............................................. 43
Bảng 3.14 Giá trị Coliform đầu vào và đầu ra của túi Biogas ....................................... 44
Bảng 3.15. Tổng hợp chi phí để xây dựng/lắp đặt mô hình Biogas ............................... 45
Bảng 3.16. Chi phí tiền điện cho 1 hầm/túi Biogas ....................................................... 45
Bảng 3.17. Tổng chi phí bình quân cho 1 hầm/túi Biogas vận hành năm thứ nhất ....... 46
Bảng 3.18. Thống kê số hộ sử dụng chất đốt trước và sau khi có Biogas ..................... 47
Bảng 3.19. Chi phí tiết kiệm được từ việc giảm lượng chất đốt do sử dụng Biogas ..... 47
Bảng 3.20. Chi phí cho trồng trọt và thủy sản tiết kiệm được khi sử dụng Biogas ....... 48
Bảng 3.21. Tổng hợp lợi ích kinh tế mô hình Biogas mang lại ..................................... 48
Bảng 3.22. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả kinh tế ........................................................ 49
Bảng 3.23. Ý kiến người dân về cảnh quan môi trường sau khi có Biogas ................... 50
Bảng 3.24. Thống kê số lượng phân heo sinh ra trong ngày ......................................... 51
Bảng 3.25. Phương pháp khắc phục sự cố hầm ủ ......................................................... 53
Bảng 3.26. Thành phần N,P,K trong bã thải sau hầm biogas ........................................ 56
Bảng 3.27. Thành phần dinh dưỡng đa lượng và vi lượng trong bã thải ....................... 57
Bảng 3.28. Số lượng trứng ký sinh trùng ở nguyên liệu nạp và phụ phẩm KSH ...... 60
Bảng 3.29. Kiểm nghiệm một số vi khuẩn gây bệnh trong phụ phẩm KSH ........... 60
v


DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢN ĐỒ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ ba giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí ............................................ 8
Hình 1.2. Hầm biogas bằng vật liệu nhựa Composite ................................................... 13
Hình 1.3. Hầm Biogas được xây bằng gạch ................................................................... 13
Hình 1.4. Túi ủ Biogas bằng vật liệu bạt HDPE và nhựa PE......................................... 14
Hình 1.5. Sơ đồ Hành chính thỉnh Bình Dương ............................................................ 22
Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ loại kiểu Biogas tại huyện Bàu Bàng.......................... 32
Hình 3.2. Lý do người dân lắp đặt hầm ủ biogas ........................................................... 33

Hình 3.3. Biểu đồ so sánh hàm lượng pH giữa mẫu đầu vào và đầu ra túi Biogas ....... 39
Hình 3.4. Biểu đồ so sánh hàm lượng COD giữa mẫu đầu vào và đầu ra ..................... 40
Hình 3.5. Biểu đồ so sánh hàm lượng BOD5 giữa mẫu đầu vào và đầu ra .................... 41
Hình 3.6. Biểu đồ so sánh hàm lượng SS giữa mẫu đầu vào và đầu ra túi Biogas ........ 42
Hình 3.7. Biểu đồ so sánh hàm lượng NTS giữa mẫu đầu vào và đầu ra túi Biogas ..... 43
Hình 3.8. Sơ đồ đất ngập nuớc kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang .......................... 55

vi


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu

Tiếng Việt

BOD

Nhu cầu oxi sinh học

BTNMT

Bộ Tài Nguyên Môi Trường

NN & PTNT

Nông nghiệp và phát triển nông thôn

VSMTNT

Vệ sinh môi trường nông thôn

COD

Nhu cầu oxi hóa học

FAO

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

NN&PTNT

Nông nghiệp và phát triển nông thôn

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SS

Chất rắn lơ lửng

TT

Thứ tự

KSH

Khí sinh học

DO

Lượng oxy hoà tan trong nước

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UBND

Ủy ban nhân dân

VSV

Vi sinh vật

NTS

Nito tổng số

vii


TÓM TẮT
Với mục đích cung cấp thêm thông tin về hiệu quả sử dụng hệ thống Biogas và
chất lượng nước thải chăn nuôi heo để tìm ra một số giải pháp phù hợp nhằm giảm
thiểu các tác động đến môi trường từ nước thải chăn nuôi heo. Nghiên cứu này được
thực hiện ở 120 hộ chăn nuôi heo có sử dụng Biogas ở Huyện Bàu Bàng, Tỉnh Bình
Dương trong 3 tháng. Để đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi heo và hệ thống
biogas mẫu được lấy tại hộ gia đình chú Võ Hải, các thông số phân tích bao gồm: pH,
COD, BOD5, SS, nitơ tổng, coliform. Số liệu phân tích mẫu nước thải đầu vào và đầu

ra túi biogas cho thấy, việc sử dụng túi biogas để xử lý nước thải chăn nuôi lợn đã làm
giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm. Kết quả đạt được như sau:
Nước thải chăn nuôi heo sau khi qua xử lý bằng hệ thống biogas đạt được kết
quả trung bình qua 3 tháng như sau: COD đạt 81,73%, SS đạt 90,99%, chỉ tiêu BOD5
đạt 79,80%, NTS đạt 58,22% và chỉ tiêu Coliform đạt đến 99,62%.

viii


ABSTRACT
For the purpose of providing more information on the effectiveness of using
Biogas systems and the quality of pig manure wastewater to find suitable solutions to
minimize environmental impacts from swine wastewater. This study was conducted in
120 pig raising households using biogas in Bau Bang District, Binh Duong Province
for 3 months. To evaluate the quality of pig waste water and biogas system samples
taken at households Vo Hai uncle, the analysis parameters include: pH, COD, BOD5,
SS, total nitrogen, coliform. Data analysis of waste water input and output biogas bags
showed that the use of biogas bags for treatment of pig waste water has significantly
reduced the concentration of pollutants. The results are as follows:
Pig waste water after treatment by biogas system achieved the average result of
3 months as follows: COD reached 81.73%, SS reached 90.99%, BOD5 index reached
79.80%, NTS Reached 58.22% and the target Coliform reached 99.62%.

ix


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Với khoảng 70 % dân số là nông dân, ngành nông nghiệp đang giữ một vị trí chủ
đạo trong nền kinh tế nước ta. Cơ cấu kinh tế nông nghiệp, nông thôn có nhiều thay

đổi, ngành chăn nuôi đang từng bước phát triển và giữ vị trí quan trọng trong sản xuất
nông nghiệp. Theo số liệu của Tổng cục thống kê, năm 2014 tổng số nông hộ chăn
nuôi nhỏ lẻ chiếm tỷ trọng khoảng 65 - 70% về số lượng và sản lượng[3]. Dù ngành
chăn nuôi đang có những dịch chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nông hộ sang chăn
nuôi trang trại, công nghiệp nhưng hình thức chăn nuôi heo theo hộ gia đình, manh
mún, nhỏ lẻ vẫn còn rất phổ biến. Việc xử lý chất thải heo ở các hộ gia đình chăn nuôi
truyền thống là thải trực tiếp phân và nước thải chăn nuôi ra môi trường khi chưa qua
xử lý đã làm xuất hiện nhiều loại dịch bệnh, gây ra mùi hôi khó chịu, gây ô nhiễm môi
trường xung quanh, gây mất vẻ cảnh quan môi trường.
Để góp phần vào sự đổi mới và phát triển ngành chăn nuôi một cách bền vững,
trên thế giới đã có rất nhiều dự án nghiên cứu để tận dụng lại nguồn chất thải chăn
nuôi làm nguồn nguyên liệu phục vụ cho các hoạt động nông nghiệp khác, nhằm giảm
nguy cơ ô nhiễm môi trường. Một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi và
thích hợp nhất ở các nông thôn là mô hình các hầm ủ Biogas (Khí sinh học). Biogas
được coi là một biện pháp hiệu quả nhất vì nó không những tận dụng được nguồn
nguyên liệu tại chổ đồng thời còn giải quyết được vấn đề năng lượng phục vụ cho sinh
hoạt mà vẫn bảo vệ môi trường, là giải pháp kinh tế cho những người dân ở nông thôn.
Huyện Bàu Bàng, là một trong những huyện có số lượng hộ chăn nuôi khá lớn,
nên việc xử lý chất thải từ các nông hộ chăn nuôi đang được cơ quan chính quyền rất
chú trọng. Trong quá trình triển khai xây dựng các giải pháp xử lý, quản lý chất thải
chăn nuôi, thì mô hình Biogas là giải pháp đem lại hiệu quả nhất, tuy nhiên bên cạnh
những thuận lợi mà Biogas mang lại còn có không ít những khó khăn mà người dân
gặp phải vì vậy nên hiệu quả sử dụng Biogas còn chưa cao.
Trước tình hình đó, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả sử dụng
Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi heo quy mô hộ gia đình huyện Bàu Bàng,
tỉnh Bình Dương” nhằm góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đẩy mạnh
phát triển mô hình Biogas và đáp ứng yêu cầu phát triển nông nghiệp bền vững.
2. Mục tiêu của đề tài
Khảo sát hiện trạng việc sử dụng hầm Biogas trên toàn huyện.
Đánh giá hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong chất thải chăn nuôi.

1


Qua việc điều tra phân tích về Biogas được áp dụng trên địa bàn huyện đưa ra
những hiệu quả về kinh tế, môi trường mà Biogas đem lại.
Phân tích những hiệu quả khi áp dụng hầm Biogas mà người dân ở địa bàn chưa
biết nhằm giúp người dân hưởng được lợi ích từ việc tận dụng nguồn chất thải.
Đưa ra những hạn chế, khó khăn trong quá trình sử dụng đồng thời đề xuất biện
pháp khắc phục nó.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu
Các hộ gia đình đang sử dụng mô hình Biogas tại huyện Bàu Bàng, tỉnh Bình
Dương.
Chất thải chăn nuôi heo đầu vào và đầu ra của một số hầm Biogas huyện Bàu
Bàng, tỉnh Bình Dương.
Các hầm /túi Biogas đang được sử dụng huyện Bàu Bàng, tỉnh Bình Dương.
* Phạm vi, thời gian nghiên cứu
Đề tài được thực hiện ở 120 hộ gia đình chăn nuôi nhỏ lẻ trên địa bàn huyện
Bàu Bàng, tỉnh Bình Dương từ tháng 12/2016 – 04/2017.
* Điều kiện để lựa chọn các hộ gia đình nghiên cứu:
Là những hộ chăn nuôi lợn theo quy mô hộ gia đình đặc trưng và có hệ thống xử
lý chất thải chăn nuôi lợn phù hợp với mục đích nghiên cứu là: Có hầm/túi biogas.

2


PHẦN 1 - TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN
1.1. Cơ sở lý thuyết
1.1.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi [24]

1.1.1.1. Khái niệm về chất thải chăn nuôi
Chất thải chăn nuôi là chất thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi như phân, nước
tiểu. Chất thải trong chăn nuôi được chia làm 3 loại: chất thải rắn, chất thải lỏng và
chất thải khí. Trong chất thải chăn nuôi có nhiều chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và
trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con người.
1.1.1.2. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi
Chất thải chăn nuôi là một tập hợp phong phú bao gồm các chất ở tất cả các dạng
rắn, lỏng hay khí phát sinh trong quá trình chăn nuôi, lưu trữ, chế biến hay sử dụng
chất thải. Các chất thải chăn nuôi được phát sinh chủ yếu từ:
- Chất thải của bản thân gia súc, gia cầm như phân, nước tiểu, lông hay xác súc
vật chết, thức ăn dư thừa.Thức ăn thừa, các vật dụng chăn nuôi, thú y bị loại ra trong
quá trình chăn nuôi
- Nước thải từ việc vệ sinh chuồng trại, tắm rửa gia súc hay từ các hệ thống dịch
vụ chăn nuôi…
- Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong quá trình chăn nuôi, quá trình phân
hủy các chất hữu cơ ở dạng rắn và lỏng.
1.1.1.3. Phân loại chất thải chăn nuôi
* Chất thải rắn và lỏng
Phân: là chất còn lại của thức ăn sau khi vào cơ thể qua cơ quan tiêu hoá không
được hấp thu và sử dụng được thải ra ngoài cơ thể. Trong phân chứa một lượng lớn
các chất như Nitơ, Phốt pho, Kali, Kẽm, Đồng. Các khoáng chất dư thừa cơ thể không
sử dụng như P2O5, K2O, CaO, MgO phần lớn đều xuất hiện trong phân. Lượng phân
gia súc thải ra tùy thuộc vào giống, loài, tuổi, khẩu phần thức ăn, trọng lượng gia súc.
Bảng 1.1. Lượng phân trung bình của heo trong một ngày đêm.
Loại gia súc
Phân (kg/con.ngàyđêm)
Nước tiểu
(kg/con.ngàyđêm)
Lợn < 10kg
0,5 - 1,0

0,3 – 0,7
Lợn 15 – 45kg
1,0 – 3,0
0,7 – 2,0
Lợn 45 – 100kg
3,0 – 5,0
2,0 – 4,0
Nguồn: (Lăng Ngọc Huỳnh, 2001)
Xác xúc vật chết: Xác xúc vật chết do bệnh là nguồn ô nhiễm chính cần phải xử
lý triệt để nhằm tránh lây lan bệnh cho người và vật nuôi.
3


Thức ăn dư thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác: Loại chất thải này có
thành phần đa dạng như cám, bột cá, bột thịt, các khoáng chất bổ sung, rau xanh, rơm
rạ…. Nước thải rửa chuồng, nước tiểu của gia súc và nước tắm gia súc. Đây cũng là
chất thải khó quản lý, khó sử dụng.
* Chất thải khí:
Mùi hôi chuồng nuôi là là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kị khí
và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa của các chất hữu cơ trong
phân, nước tiểu gia súc hay thức ăn thừa sẽ sinh ra các khí độc hại và các khí có mùi
hôi thối khó chịu. Các khí như NH3 và H2S được hình thành chủ yếu trong quá trình
thối rữa của phân, ngoài ra NH3 còn được hình thành từ sự phân giải urê của nước tiểu.
1.1.1.4. Thành phần và tính chất của chất thải chăn nuôi
Chất thải phát sinh từ chăn nuôi chủ yếu là từ phân, nước tiểu, thức ăn thừa…
Thành phần của phân bao gồm dưỡng chất không tiêu hoá, các chất cặn bã, chất xơ,
đạm, P2O5…các niêm mạc của ống tiêu hoá, các chất nhờn, các loại vi sinh vật và
trứng giun sán bị nhiễm trong thức ăn và trong ruột bị tống ra ngoài.
Bảng 1.2. Một số thành phần trong chất thải rắn chăn nuôi
Chỉ tiêu

Đơn vị
Heo
BOD
%
3,60 - 6,20
COD
%
5,60 - 8,60
Nitơ tổng số
%
0,35 - 0,49
Photphat tổng số
%
0,28 - 0,52
Chất rắn tổng số
%
6,00 - 10,60
Nguồn: (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)
[5]
Theo Trương Thanh Cảnh và cộng tác viên thì thành phần hóa học của phân
lợn (Trọng lượng lợn từ 70 kg đến 100 kg) được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân lợn (Trọng lượng từ 70 kg đến 100 kg)
Đặc tính
Đơn vị
Giá trị
Vật chất khô
g/kg
213 - 342
NH4-N
g/kg

0,66 – 0,76
N tổng
g/kg
7,99 - 9,32
Chất xơ
g/kg
151 – 261
Carbonnatri
g/kg
0,23 – 2,11
Các axit béo mạch ngắn
g/kg
3,83 – 4,47
pH
6,47 – 6,95
Nguồn: (Trương Thanh Cảnh và ctv, 2008)
4


1.1.1.5. Khả năng gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi heo
Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên nhiều
khía cạnh: Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi trường đất
và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô
hấp, tiêu hóa, do trong chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh. Đặc biệt là các virus
biến thể từ các dịch bệnh như: lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây
lan nhanh chóng và có thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người.
Theo Báo cáo tổng kết của Viện Chăn nuôi (Bộ NN&PTNT), nồng độ khí H2S và
NH3 trong chất thải chăn nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần. Tổng số vi
sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra, nước thải
chăn nuôi còn chứa Coliform, E.coli, COD... và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần

so với tiêu chuẩn cho phép.
1.1.2. Biogas và công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi [12]
1.1.2.1. Khái niệm Biogas
Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH4) và một số khí khác phát
sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ nhờ vào hoạt động của vi sinh vật trong môi
trường yếm khí. Các chất thải này sẽ lên men, tạo khí trong đó chiếm 70% là khí
methane(CH4), khí này được sử dụng làm chất đốt và cháy động cơ đốt trong.
Nguồn nguyên liệu là bùn từ ao, đầm lầy, phế liệu, phế thải trong sản xuất nông
lâm nghiệp và các hoạt động sống, sản xuất và chế biến nông lâm sản. vi sinh vật
thường sử dụng nguồn hữu cơ cacbon nhanh hơn sử dụng nito khoảng 30 lần. Do vậy
nguyên liệu có tỷ lệ C/N là 30/1 sẽ thích hợp nhất cho lên men kỵ khí. Phân động vật
và các chất thải rắn như rơm, rạ rất thích hợp cho lên men kỵ khí. Trong thực tế người
ta rất cố gắng đảm bảo tỷ lệ trên trong khoảng 20-40. Phân gia súc có tỷ lệ C/N nằm
trong giới hạn này nên được xem là nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất biogas.
1.1.2.2. Thành phần, tính chất của Biogas
Biogas là một hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa khoảng 7000C ( đối
với dầu DO, khoảng 3500C; đối với xăng gas và propane khoảng 500C). Nhiệt độ ngọn
lửa sử dụng biogas khoảng 8700C.
Thành phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lượng hơi nước
khoảng 30-160 g/m3; hàm lượng H2S 4-6 g/m3. Giá trị năng lượng khoảng 5,96
kWh/m3 và tỷ trọng 0,94 kg/m3. Lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy của
biogas khoảng 5,7 m3 không khí/ m3biogas, với tốc độ cháy khoảng 40cm/s.
Quá trình phân hủy diễn ra càng lâu, nồng độ metan và giá trị năng lượng càng
cao. Khi thời gian lưu ngắn, hàm lượng metan sẽ giảm xuống 50%, khi đó biogas
không còn khả năng cháy nữa. vì vậy, lượng biogas sinh ra sau 4-5 ngày đầu tiên sẽ
5


được xả bỏ. Hàm lượng khí CH4 trong biohas phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng
thấp, hàm lượng CH4 trong biogas càng cao, nhưng lưu lượng biogas sinh ra thì ngược

lại. Hàm lượng CH4 sinh ra đối với từng loại chất thải điển hình được liệt kê như sau:
Chất thải của trâu, bò: 65%
Chất thải của gia cầm: 60%
Chất thải của heo:
67%
Lượng khí sinh ra được xác định bằng (Nm3) biogas hoặc (Nm3) CH4. Việc
xác định theo (Nm3) biogas sẽ nhanh hơn, nhưng không chính xác bằng phương pháp
xác định theo (Nm3) CH4.
Qua đó giá trị năng lượng của 1 m3 biogas chứa 62% CH4 khoảng 22MJ, tương
ứng với năng lượng điện khoảng 6kWh. Về hệ số tỷ lượng cháy, nhu cầu không khí
cho quá trình cháy khoảng 9,6 m3 không khí/ m3 CH4, tức khoảng 5,75 m3 không khí/
m3 biogas.
Bảng 1.4. Trình bày thành phần và một số tính chất cơ bản của biogas
Hỗn Hợp Khí
Thông số
Đơn vị
CH4
CO2
H2
H2 S
Biogas ( 60%
CH4 ;40% CO2)
% thể tích
%
55-70 27-44
1
3
100
Giá trị lưới
năng lượng

kJ/Nm3 35.800
10.800 22.800
21.500
(n.c.v)
Giới hạn cháy
6 – 12
%V
8-10
4-80
4 – 4,5
nổ
0
Điểm bốc cháy
C
650-750
585
650 – 750
Tỷ trọng (thông
g/l
0,72
1,98
0,09
1,55
1,2
thường)
Hệ số tỷ trọng
0,55
2,5
0,07
1,2

0,83
với không khí
Nguồn: (B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher)
1.1.2.3. Đặc tính Biogas
Khí biogas có trọng lượng riêng khoảng 0,9 – 0,94 Kg/m3, trọng lượng riêng này
thay đổi 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 độc cho người và làm
hư dụng cụ đun nấu. Mùi hôi của chất này giúp xác định nơi hư hỏng của hệ thống
công nghệ hầm bêtông để sữa chữa. [10]

6


Khí biogas có tính dễ cháy nếu được hòa lẫn nó với tỉ lệ từ 6 đến 25% trong
không khí. Nếu hỗn hợp khí mà CH4 chỉ chiếm 60% thì 1m3 cần 8m3 không khí. Trong
thực tế, khí biogas cháy tốt trong không khí khi được hòa lẫn ở tỉ lệ là 1/9 – 1/10.
1.1.2.4. Sự hình thành khí Biogas [38]
Quá trình hình thành khí trong hầm biogas trải qua ba giai đoạn với mỗi giai
đoạn có sự có mặt của các chủng loại vi sinh vật khác nhau:
- Giai đoạn thủy phân cơ chất: Trong chất thải hữu cơ làm nguyên liệu lên men
metan cũng gồm các thành phần chủ yếu hydratcacbon (chủ yếu là xenluloza, tinh
bột), protein, lipit. Ở giai đoạn này các thành phần nói trên bị phân hủy dưới tác động
của men hydrolaza do vi sinh vật tiết ra để hình thành các hợp chất đơn giản hơn có
thể tan trong nước (các đường đơn, các peptit, glyxerin, axit béo, axit amin …). Các vi
sinh vật tham gia vào giai đoạn này gồm clostridium thermocellum chuyển
xenluloza thành rượu etylic, hydro, CO2, chuyển xenluboza thành axit lactic, axit
axetic.
- Giai đoạn hình thành các axit hữu cơ và H2: Dưới tác động của các enzyme
thì các chất hữu cơ dễ tan chuyển thành các axit hữu cơ (axit axetic, axit propionic,
axit butylic…), rượu etylic, rượu metylic, khí cacbonic và khí hidro. Trong giai đoạn

này chúng ta có thể gặp một số loài vi khuẩn sống trong điều kiện vô cùng kị khí như
là bacteroides suminicola, clostridium, bifido bacterium.
- Giai đoạn hình thành metan: Đây là giai đoạn quan trọng nhất vì nó là giai
đoạn hình thành khí metan, sản phẩm chủ yếu của biogas. Dưới tác động của các vi
khuẩn các axits hữu cơ và các hợp chất khác chuyển thành khí metan, cacbonic, oxy,
nitơ, hidro, sunfua… các vi sinh vật tham gia vào quá trình này là metanobacterium
thermoaseticum, methanosarcina barkeri… sự tạo thành metan có thể diễn ra theo hai
các sau:
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
CH3COOH → CH4 + CO2
Các axit hữu cơ có phân tử lượng cao sẽ bị phân hủy thành CH4 theo chuỗi phản ứng
sau:
R- COOH → R1COOH → CH3COOH → CH4 + O2
Các vi sinh vật ưa ấm hoạt động nhiệt độ tối ưu là 30 - 45ºC, nhiệt độ tối ưu đối
với vinh sinh vật chịu nhiệt là 50 - 55ºC, pH thích hợp 6,5 - 8. Trên thực tế cả 3 quá
trình trên hoạt động cùng 1 lúc, liên tục và đồng bộ như một dây chuyền sản xuất, nó
ảnh hưởng lẫn nhau, vì thế một giai đoạn bất thường sẽ làm kìm hãm, thậm chí còn
gây tê liệt cả hệ thống.

7


Hình 1.1. Sơ đồ ba giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí
(Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003)
1.1.2.5. Khả năng sản sinh biogas
Hầu hết các thành phần hữu cơ bao gồm protein, lipit, cacbohydrat, xenlulo ( trừ
dầu khoáng, lignin) đều có khả năng chuyển hóa sinh học thành biogas ( CH4, CO2).
Ba thành phần chất hữu cơ nói trên, về lý thuyết, khi chuyển hóa thành biogas sẽ có sự
khác nhau về thành phần của CH4, CO2, cụ thể được trình bày trong bảng 1.5.
Bảng 1.5. Thành phần CH4, CO2 trong biogas sinh ra từ các hơp chất hữa cơ

Lít khí/kg nguyên liệu
Nguyên liệu
CH4%
CO2%
thô
Protein
700
70
30
Chất béo
1.200
87
33
Hydratcabon
800
50
50
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
Bảng 1.6. Định mức năng suất tạo biogas từ chất thải chăn nuôi
CC
Kh VS sinh
% VS
Loại chất thải
biogas/mg
m3biogas/con/ngày
ra/con/ngày phân hủy
VS phân hủy
Chất thải của bò
4,0 kg
30 %

800 cc/mg
1 m3
Chất thải của lợn
2,7 kg
50%
1.100 cc/mg
1,6 m3
Chất thải của gia
5,9 kg
60%
600 cc/mg
2,2 m3
8


cầm
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
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 1.7
Bảng 1.7. Khả năng sinh khí của một số loại chất thải
Loại chất thải
Khả năng sinh khí m3/kg phân
Chất thải của bò
0,023 -0,04
Chất thải của heo
0,04-0,059
Chất thải của gia cầm
0,065 – 0,116
Chất thải của người

0,02 – 0,028
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
Tại Việt Nam, sản lượng khí sinh ra hàng ngày được ước tính như sau:
Bảng 1.8. Sản lượng khí hàng ngày
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
50-60
Chất thải của người
60-70
Bèo tây tươi
0,3-0,5
Rơm rạ khô
1,5-2,0
Nguồn: (Trung tâm nước sạch và VSMTNT, tài liệu hướng dẫn kỹ thuật xây dựng, vận
hành, bảo dưỡng hầm biogas Thái-Đức, 2008).
1.1.2.6. Các yếu tố hóa lý ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học[15]
* Nhiệt độ
Trong quá trình phân hủy tạo biogas, nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ của phản
ứng sinh học, độ hòa tan của CO2 và thành phần biogas sinh ra. Khi nhiệt độ môi
trường tăng, tốc độ phản ứng sinh học sẽ tăng theo và do đó tốc độ sinh khí biogas sẽ
cao. Tốc độ sinh khí biogas sẽ tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng 10oC. Tuy nhiên, điều
này hầu như không xảy ra, vì hầu hết các loại vi khuẩn tham gia vào quá trình chuyển
hóa biogas chỉ hoạt động trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Ba khoảng nhiệt độ mà

vi khuẩn hoạt động hiệu quả nhất là:
- T < 150C: Khoảng hoạt động của vi khuẩn ưa lạnh;
- T = 15 - 450C: Khoảng hoạt động của vi khuẩn ưa nhiệt độ trung bình;
- T = 45 - 650C: Khoảng hoạt động của vi khuẩn ưa nhiệt;
9


Trong phản ứng biogas, hai khoảng nhiệt độ hoạt động của hai nhóm vi khuẩn
ưa nhiệt độ trung bình (khoảng 25 - 370C) và vi khuẩn ưa nhiệt (khoảng 550C) là quan
trọng vì quá trình phân hủy yếm khí sẽ dừng lại khi nhiệt độ thấp hơn 100C.
* Thời gian lưu
Thời gian lưu (là khoảng thời gian lý thuyết mà một phần tử hoặc một đơn vị
chất lỏng đi vào và lưu tại hầm phân hủy). Đại lượng này được tính bằng tỷ số giữa thể
tích hầm phân hủy và thể tích nguyên liệu đi vào hầm trong 1 ngày, đơn vị thời gian
lưu nước là ngày.

Quá trình phân hủy hoặc lên men của chất hữu cơ dưới điều kiện kỵ khí diễn ra
rất chậm, do đó những cơ chất này phải được duy trì trong hầm ủ trong thời gian dài để
quá trình phân hủy diễn ra hoàn toàn. Trong một số thiết kế hầm biogas, phần tế bào
hoạt tính ở đầu ra được tuần hoàn lại hầm phân hủy nhằm tăng thời gian lưu của phần
sinh khối này. Thời gian lưu của các nguồn cơ chất khác nhau được quyết định bởi khả
năng phân hủy sinh học của chúng, khả năng thích ứng với các enzym và tính chất lý
hóa của nguồn cơ chất. Thời gian lưu quyết định chi phí xây dựng hầm ủ. Thời gian
lưu càng cao, đồng nghĩa lượng khí sinh ra sẽ nhiều hơn nhưng điều đó sẽ làm gia tăng
chi phí đầu tư ban đầu của hầm ủ. Thời gian lưu ngắn sẽ dẫn đến hiện tượng tổn thất
sinh khối và gia tăng chi phí vận hành. Thời gian lưu và nhiệt độ là hai yếu tố quan
trọng đối với việc loại trừ các tác nhân gây bệnh. Nếu yếu tố an toàn vệ sinh và sức
khỏe được xem xét đến thì các giá trị này phải lớn hơn ngưỡng giá trị nhỏ nhất.
* Tỷ lệ C/N
Để tạo điều kiện sinh trưởng và hoạt động tối ưu của vi khuẩn, điều cần thiết là

phải cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng dưới dạng các hợp chất hóa học với nồng độ
thích hợp. Cacbon và nitơ (có trong protein, nitrat…) là những thành phần dinh dưỡng
chính của vi khuẩn kỵ khí. Nguồn C sẽ cung cấp năng lượng cho hoạt động vi khuẩn,
N cần thiết cho quá trình tổng hợp tế bào. Để hàm lượng N được cung cấp hợp lý,
nguồn cơ chất đầu vào sẽ được xem xét đến tỷ lệ C/N. Tỷ lệ C có khả năng phân hủy
sinh học và lượng N có sẵn trong cơ chất khoảng 25:1 là điều kiện lý tưởng của quá
trình phân hủy tạo biogas. Khi tỷ lệ này bị thay đổi, hiệu quả của quá trình phân hủy sẽ
bị giảm.
Vì thế, mặc dù các loại chất thải hữu cơ khác nhau có tỷ lệ C:N khác nhau
nhưng hỗn hợp của các nguyên liệu này trước khi vào hầm phân hủy phải đảm bảo đạt
tỷ lệ C/N khoảng 25-30:1.
* Độ ẩm trong nguyên liệu đầu vào
10


Nước là nhu cầu tất yếu cho sự sống và hoạt động của vi sinh vật. Hơn nữa,
nước là môi trường cần thiết cho sự di chuyển của vi khuẩn, hoạt động của các enzym
ngoại bào và thủy hóa các polyme sinh học, tạo điều kiện cho quá trình phân hủy. Tuy
nhiên việc duy trì quá nhiều nước trong hầm phân hủy sẽ làm tăng thể tích hầm và trở
nên cồng kềnh. Do đó, độ ẩm trong hầm phải được duy trì ở mức tối ưu. Hàm lượng
độ ẩm đối với từng loại cơ chất khác nhau sẽ khác nhau, tùy thuộc vào tính chất hóa
học và khả năng phân hủy sinh học của chúng.
Theo các nguyên cứu cho thấy, hiệu suất của quá trình phân hủy sẽ giảm khi
hàm lượng chất rắn lơ lửng tăng. Do đó điều quan trọng là phải xác định hàm lượng
chất rắn lơ lửng tối ưu cho hỗn hợp nguyên liệu đầu vào theo từng loại nguyên liệu và
từng kiểu hầm ủ khác nhau. Ví dụ như trường hợp nguyên liệu đầu vào là phân bò, có
hàm lượng chất rắn lơ lửng 18%, do đó phải hòa trộn với nước theo tỷ lệ 1:1 về khối
lượng để đảm bảo hỗn hợp thu được có nồng độ chất rắn lơ lửng 9%.
1.1.2.6. Lợi ích của Biogas trong đời sống và sản xuất
Việc sử dụng Biogas không chỉ giúp xử lý tốt môi trường trong chăn nuôi mà

còn mang lại nhiều lợi ích như tạo ra nguồn năng lượng sạch, tiết kiệm chi phí, giảm
nguy cơ gây bệnh cho người và gia súc, thúc đẩy sự phát triển của ngành chăn nuôi,
cũng như ngành nông nghiệp.
Bảng 1.9. Lợi ích Biogas trong đời sống và sản xuất[1]
- Chuồng trại chăn nuôi trở nên sạch sẽ
- Chất thải được xử lý nên làm giảm một số bệnh tật như giun sán,
truyền nhiễm
- Xử lý được phân và nước thải làm giảm đi mùi hôi, thối
Về môi
- Hạn chế được tình trạng phá rừng lấy củi đốt
trường
- Giảm được thiên tai và hiệu ứng nhà kính (vì khí metan và khí
cacbonic là một trong những nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính)
Biogas là một nguồn năng lượng sạch và có giá trị cao có thể dùng
để phục vụ nhiều mục đích như:
- Đun nấu: nấu ăn bằng bếp sử dụng khí biogas
- Thắp sáng: đèn chiếu sáng bằng biogas
Về nguồn - Chạy động cơ đốt trong: dùng thay thế cho xăng và dầu diesel, vì
theo ước tính thì 1 m3 biogas có giá trị năng lượng tương đương với
năng
0,4 kg dầu diesel, 0,6 kg dầu hỏa, 0,8 kg than, 0,8 lít xăng
lượng
- Dùng chuyển hoá thành điện năng sử dụng cho sinh hoạt.
Chất thải từ chuồng trại khi được cho vào hầm biogas sẽ bị biến đổi
và một phần được chuyển hoá thành khí biogas. Phần còn lại là
11


Về nông
nghiệp

Lợi ích
khác

nước thải và các chất cặn bã có thể được sử dụng vào nhiều mục
đích khác, như:
- Làm phân bón: bã thải ra được dùng để ủ thành phân hữu cơ sinh
học, dùng để bón cho cây cối, hoa màu, giúp tăng năng suất, hạn chế
được sâu bệnh, nâng cao độ dinh dưỡng của đất.
- Nước thải có thể dùng để tưới trực tiếp cho rau và hoa màu xanh tốt
hơn.
- Ngoài ra cặn bã và nước thải biogas còn có thể dùng vào việc nuôi
cá theo mô hình vườn – ao – chuồng, hoặc dùng để nuôi trùn quế,...
làm tăng thêm nguồn thu nhập cho gia đình.
- Làm hiện đại hoá nông thôn, góp phần trong mô hình xây dựng
nông thôn mới
- Chị em phụ nữ sẽ dễ dàng hơn trong việc nấu ăn phục vụ gia đình
- Đời sống người dân được cải thiện nên xã hội cũng ngày càng phát
triển hơn.

1.1.2.7. Các kiểu hầm ủ Biogas phổ biến ở Việt Nam
* Hầm biogas bằng vật liệu nhựa Composite [19]
Qua nhiều năm phân tích và nghiên cứu công dụng của hầm Biogas có nhiều công
ty sản xuất ra bể biogas bằng vật liệu Composite hình cầu với tính ưu việt vượt trội
hoàn toàn so với bể biogas xây bằng gạch. Việc lắp đặt bể biogas khá đơn giản, diện
tích hầm ủ không lớn, có thể lắp đặt chìm dưới mặt đất.
 Ưu điểm
Lắp đặt nhanh, di chuyển hầm biogas rất nhẹ, có thể lắp đặt tại nhiều dạng địa
hình loại đất khác nhau phù hợp quy mô nhỏ như hộ gia đình sử dụng mô hình vườnao-chuồng
Vật liệu có độ chống thấm rất cao (hệ số thẩm thấu K= 0,004, trong khi vật liệu

truyền thống gạch, vôi, cát, xi men có K= 10) và có độ bền uốn và bền kéo cao hơn
nhiều so với vật liệu thông thường. Tự động cân bằng áp suất gas khi áp suất trong
hầm quá điều kiện cho phép, không xảy ra hiên tượng nổ, vỡ hầm như một số hầm bể
xây bằng gạch.

12


Hình 1.2. Hầm biogas bằng vật liệu nhựa Composite
* Hầm Biogas được xây bằng gạch và bê tông
Thời kỳ đầu áp dụng hầm biogas là bể biogas xây bằng gạch. Bể biogas xây bằng
gạch dễ bị lún, nứt và không thể khắc phục được, bể xây càng to thì rủi ro càng lớn.
Trong quá trình sử dụng, mặt bê tông phía trong bị mùn do axits ăn mòn làm cho bể
chịu lực kém, dể bị rò rỉ khí và phân ra ngoài. Khối lượng vật liệu lớn, thời gian thi
công lâu, mặt bằng thi công rộng. Chất lượng phụ thuộc nhiều vào tay nghề thợ. Bể
không tự phá váng, chỉ có áp lực khí gas đến 0,5m cột nước, không có khả năng tự
điều tiết áp lực, khí lượng khí gas nhiều phải xả bỏ, phải có thiết bị bảo vệ an toàn.
Dùng một thời gian do nhiệt độ nóng nên bị axit ăn mòn mặt bê tông bị nhũn thành
bùn, làm chơ bể bị dò khí ra ngoài, phải nạp nguyên liệu nhiều và thường xuyên.
Không tự động phá váng được, lên men kỵ khí không đạt tối ưu. Thời gian lên Gas rất
lâu, kinh phí xây dựng tốn kém và thiếu hiệu quả. Đặc biệt bể biogas xây bằng gạch
không di chuyển được mà chỉ còn cách phá bỏ. Do không đủ áp suất khí gas nên loại
bể này không thể lắp thêm được các thiết bị và phụ kiện khác.

Hình 1.3. Hầm Biogas được xây bằng gạch
13


* Túi biogas[5]
Mô hình này có nguồn gốc từ Colombia được giới thiệu ở Việt Nam lần đầu tiên vào

năm 1994 bởi tiến sĩ Reg Preston, hiệu trưởng (rector) trường đại học Nông nghiệp
nhiệt đới.
Hệ thống này bao gồm một túi phân huỷ dài hoặc là túi lên men và một bể hay túi
chứa khí gas. Cả hai được chế tạo từ hai hay ba lớp ống polyetylen dày 21µc và 1m
đường kính. Chiều dài của túi chính được xác định bằng tổng thể tích của buồng phân
huỷ (10m chiều dài túi tương ứng với 7m3 thể tích buồng phân huỷ). Túi phân huỷ
được chôn vùi một nửa trong mương. Một đầu được nối với thiết bị trộn nhỏ và thùng
tập trung còn đầu kia là hố bùn tập trung. Bình chứa gas có dung tích khoảng 1,8m3
thường được treo trong nhà bếp hay đặt lên một chỗ cố định.
Khi hỗn hợp hữu cơ được cho vào túi phân huỷ, nó di chuyển chậm dọc theo túi
trong khi quá trình lên men xảy ra và cho đến khi bị trục xuất ra ngoài, nó trở thành
bùn phân huỷ. Khí sinh học tạo ra tập trung trong túi chính dưới tác dụng của trọng lực
cũng như là áp suất sẽ tới bình chứa khí. Khí sinh học được chứa chừng mực nào đó
trong túi chính và trong bình chứa. Người sử dụng có thể điều chỉnh số lượng khí thoát
ra bằng việc kiểm soát mức độ bơm căng của túi.

Hình 1.4. Túi ủ Biogas bằng vật liệu bạt HDPE và nhựa PE
Ưu điểm của kiểu túi Biogas là có khả năng áp dụng rộng rãi: phù hợp với điều
kiện chăn nuôi của hộ gia đình. Độ bền cao và kín khí tuyệt đối, kiểm tra và xử lý độ
kín khí ngay khi lắp đặt, bể không bị nứt, gãy, không bị rò khí trong điều kiện nền
móng yếu, lún, nứt, không bị a xít ăn mòn. Trọng lượng bể nhẹ, dễ di chuyển bằng ô tô
và chuyển bộ, phù hợp với nhiều địa hình vùng nông thôn, hiệu quả sinh khí cao vì
chịu được áp suất lớn và kín khí tuyệt đối. Có khả năng tự phá váng, chuyển hoá lên
men kỵ khí đạt 100%. Tốn rất ít thời gian và nhân công lắp đặt, thời gian lắp đặt nhanh
chỉ từ 2-3 giờ là có thể cho phân vào sử dụng được ngay. Tính khả thi cao: giá thành
rẻ, dễ lắp đặt, vận hành đơn giản, trung bình khoảng 2-3 triệu đồng/túi thấp hơn đáng
kể so với hầm ủ với giá trung bình khoảng 7,3-9,5 triệu đồng/hầm (Lê Tuyết Minh và
14

ctv., 2010a). Chi phí lắp đặt hiện nay là thấp nhất (giá thành giao động từ
100.000vnđ/m3 đến 300.000vnđ/m3).
Tuy nhiên, túi nilon lại khá mỏng manh, dễ bị thủng hay rách trong khoảng 3 tới 5
năm. Chúng phải được bảo vệ tránh động vật cũng như các tia nắng mặt trời, tia UV có
thể phân huỷ lớp nhựa.Thêm nữa, mô hình này cần khoảng đất rộng từ 10 - 15m2 gần
chuồng gia súc. Đây là vấn đề khó khăn cho nhiều hộ gia đình ở Đồng bằng sông
Hồng vì không đủ rộng rãi để xây dựng.
1.1.3. Tổng quan về tình hình chăn nuôi và sử dụng Biogas tại huyện Bàu Bàng[3]
1.1.3.1. Tình hình chăn nuôi ở huyện Bàu Bàng
Thời gian gầ n đây, mô hình kinh tế trang tra ̣i chăn nuôi phát triể n mạnh tại
huyện Bàu Bàng. Bên ca ̣nh khuyế n khić h người dân chuyể n đổ i cơ cấ u cây trồ ng, vâ ̣t
nuôi, áp du ̣ng khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t vào sản xuấ t để nâng cao thu nhâ ̣p, huyện đã đẩy
mạnh tuyên truyề n, vâ ̣n đô ̣ng, hỗ trơ ̣ để các gia đin
̀ h phát triể n mô hin
̀ h kinh tế trang
tra ̣i chăn nuôi. Từ đó, nhiề u gia đin
̀ h đã ma ̣nh da ̣n vay vố n, tham quan ho ̣c hỏi kinh
nghiê ̣m để phát triể n chăn nuôi theo mô hình trang tra ̣i.
Hiê ̣n nay trên điạ bàn xã có 156 hô ̣ chăn nuôi heo theo quy mô trang trại, 327
hô ̣ chăn nuôi heo nhỏ lẻ với tổ ng đàn heo lên đến 182.921 con. Trên địa bàn huyện còn
có một số công ty chăn nuôi gia súc, gia cầm quy mô lớn như Công ty chăn nuôi heo
Kim Long, Công ty Trực Điền, trang trại heo giống cao sản Long Nguyên...
Bảng 1.10. Thống kê tình hình chăn nuôi heo qua các năm
Năm
Hộ gia đình nhỏ lẻ (hộ)
Trang trại (trại)
Tổng đàn (con)
215 hộ
109 hộ
101176 con

168 hộ
156 hộ
182735 con
327 hộ
156 hộ
182921 con
Nguồn: (Chi cục chăn nuôi, thú y và thủy sản tỉnh Bình Dương, 2016)
Ghi chú: Chăn nuôi qui mô hộ gia đình (≤50 lợn thịt, ≤20 lợn nái...).
1.1.3.2. Tình hình sử dụng Biogas ở huyện Bàu Bàng
Những năm qua, để góp phần giải quyết vấn đề vệ sinh môi trường trong chăn
nuôi ở vùng nông thôn thì hầm khí sinh học (Biogas) đã được triển khai tại huyện Bàu
Bàng. Biogas vừa mang lại nguồn năng lượng sạch, giá rẻ cho người nông dân, vừa
giảm được lượng chất thải ra môi trường. Hiện nay, trên địa bàn huyện có 172 hộ sử
dụng Biogas chiếm 52,60% trong tổng số hộ chăn nuôi nhỏ lẻ và 131 trang trại trên
chiếm 83,97% trong tổng số trang trại chăn nuôi.
2014
2015
2016

15


Bảng 1.11. Thống kê tình hình sử dụng Biogas qua các năm
Hộ gia đình nhỏ lẻ (hộ)
Trang trại(trại)
Năm
Hầm
Túi
Hầm
Túi

2014
25
34
38
55
2015
27
76
26
91
2016
31
141
15
116
Nguồn: (Chi cục chăn nuôi, thú y và thủy sản tỉnh Bình Dương, 2016)
Với chủ trương xây dựng nông thôn mới, bà con nông dân ở đây được tham gia
các lớp tập huấn kỹ thuật, được trang bị kiến thức cơ bản, cán bộ kỹ thuật theo sát
hướng dẫn chi tiết về các mô hình. Nhờ vây, việc áp dụng mô hình Biogas ngày càng
được rộng rãi và đạt hiệu quả cao.
Điển hình là gia đình ông Nguyễn Văn Phúc, chủ trại nuôi heo ở ấp Ông Thanh,
xã Cây Trường, vào những ngày nắng nóng cả nhà ông thường kéo vào chuồng heo
làm việc vì trong này rất mát, sạch sẽ và có điều kiện theo dõi sinh hoạt của đàn. Ông
Phúc cho biết, toàn bộ khu vực này do Công ty Cổ phần thiết kế phù hợp với không
gian môi trường tại đây, bảo đảm các điều kiện không rò rỉ, khép kín. Tất cả nước rửa
chuồng, chất thải được thu hồi vào hệ thống ống dẫn ra hầm biogas. Gas được thu hồi
đưa về bồn thu cung cấp cho máy phát điện để vận hành hệ thống cấp nước, đèn chiếu
sáng và cả hệ thống làm lạnh theo quy trình dân gian thường nói là “dùng cũi đậu nấu
đậu làm tương” để tiết kiệm chi phí, hạ giá thành, nâng cao sức cạnh tranh của sản
phẩm trên thị trường.

Anh Phạm Văn Tạo ở ấp Bàu Hốt, xã Lai Uyên, huyện Bàu Bàng, tỉnh Bình
Dương hướng đến sản xuất sạch và quan tâm đến môi trường, mô hình trang trại heo
ứng dụng công nghệ trại lạnh của anh Tạo được thực hiện theo quy trình khép kín từ
khâu nuôi heo giống đến khâu sản xuất heo thịt, bảo đảm an toàn dịch bệnh, có hệ
thống Biogas xử lý chất thải đáp ứng các tiêu chuẩn chăn nuôi tiên tiến. Trang trại
chăn nuôi của anh có hệ thống biogas xử lý phân heo lấy khí gas phục vụ sinh hoạt tại
trang trại, còn nước từ hệ thống biogas (qua xử lý) tràn ra tiếp tục cho qua hệ thống xử
lý sinh học một lần nữa rồi mới cho thoát ra ngoài.
1.2. Cơ sở thực tiễn
1.2.1. Tình hình sử dụng Biogas trên thế giới
Tại Hoa Kỳ, lượng biogas sản xuất chiếm 6% khí đốt thiên nhiên sử dụng cho toàn
quốc vào năm 2006, tương đương 10 tỷ Gallons xăng. Ngày 4/8/2007 vừa qua quốc
hội Hoa Kỳ mới vừa mang dự luật Khuyến khích sản xuất khí sinh học 2007 (Biogas
Production Incentive Act 2007) nhằm mục đích:
16