Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của trang trại ông Phạm Đức Hùng, cơ sở 2, xã Hương Lung huyện Cẩm Khê tỉnh Phú Thọ (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-----------------------

ĐỖ THỊ PHƢƠNG
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN CỦA
TRANG TRẠI ÔNG PHẠM ĐỨC HÙNG CƠ SỞ 2, XÃ HƢƠNG LUNG HUYỆN CẨM KHÊ – TỈNH PHÚ THỌ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

:Chính quy

Chuyên ngành

:Khoa học Môi trƣờng

Khoa

: Môi Trƣờng

Khóa học

: 2013-2017

THÁI NGUYÊN - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-----------------------

ĐỖ THỊ PHƢƠNG
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN CỦA
TRANG TRẠI ÔNG PHẠM ĐỨC HÙNG CƠ SỞ 2, XÃ HƢƠNG LUNG HUYỆN CẨM KHÊ – TỈNH PHÚ THỌ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo

:Chính quy

Chuyên ngành

:Khoa học Môi trƣờng

Lớp

: K45 - KHMT- N02

Khoa

: Môi Trƣờng

Khóa học

: 2013-2017

Giảng viên hƣớng dẫn :ThS. Dƣơng Thị Minh Hòa

THÁI NGUYÊN - 2017

i
LỜI CẢM ƠN
Đƣợc sự nhất trí của Ban Giám hiệu Nhà trƣờng, Ban Chủ nhiệm khoa
Môi Trƣờngtrong thời gian thực tập tốt nghiệp em đã tiến hành đề tài: “Đánh
giá hiệu quả xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn của trang trại ông Phạm Đức Hùng
cơ sở 2 tại xã Hƣơng Lung-huyện Cẩm Khê-tỉnh Phú Thọ”
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài này, ngoài sự cố gắng rất nhiều
của bản thân, em đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy
cô trong khoa. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn
chân thành tới:
Các thầy cô trong trƣờng Đại học Nông lâm Thái Nguyên, đặc biệt là
thầy cô trong khoa Môi trƣờng đã trang bị cho em nền tảng kiến thức vững
chắc về môi trƣờng cũng nhƣ các phƣơng pháp quản lý và xử lý bảo vệ môi
trƣờng và nhiều lĩnh vực liên quan khác.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới cô giáo Ths. Dƣơng Thị Minh
Hòa - Khoa Môi trƣờng, cô đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn và giúp đỡ em rất
nhiều để em hoàn thành đƣợc nội dung đề tài này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới cô chú và anh chị công nhân tại Trang
trại đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện trong quá trình học tập và nghiên
cứu tại cơ sở.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đãđộng
viên, khích lệ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện tốt khóa luận tốt
nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Đỗ Thị Phƣơng


ii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Ảnh hƣởng của các loại phân đến sản lƣợng và thành phần của khí
thu đƣợc ............................................................................................ 8
Bảng 2.2. Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại Error! Bookmark
not defined.
Bảng 4.1. Quy mô chăn nuôi của trang trại .................................................... 29
Bảng 4.2. Diện tích đất sử dụng tại trang trại mô hình VAC ......................... 29
Bảng 4.3. Kết quả phân tích nƣớc thải trƣớc xử lý, ngày 25/08/2016 ............ 32
Bảng 4.4. Kết quả phân tích nƣớc thải trƣớc xử lý, ngày 25/10/2016. ........... 33
Bảng 4.5. Kết quả phân tích nƣớc thải trƣớc xử lý, ngày 23/11/2016 ............ 34
Bảng 4.6. Kết quả phân tích nƣớc thải sau xử lý, ngày 25/08/2016 ............... 35
Bảng 4.7. Kết quả phân tích nƣớc thải sau xử lý ngày 25/10/2016 ................ 36
Bảng 4.8. Kết quả phân tích nƣớc thải sau xử lý, ngày 23/11/2016 ............... 37
Bảng 4.9. Hiệu quả xử lý nƣớc thải lấy ngày 25/08/2016 .............................. 38
Bảng 4.10. Hiệu quả xử lý nƣớc thải lấy ngày 25/10/2016 ............................ 39
Bảng 4.11. Hiệu quả xử lý nƣớc thải lấy ngày 23/11/2016 ............................ 40
Bảng 4.12. Hiệu quả xử lý cả 3 đợt................................................................. 41


iii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Mô hình hầm Biogas trong thực tế.................................................. 10
Hình 2.2. Mô hình hầm Biogas Composite..................................................... 12
Hình 2.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ ...... Error!
Bookmark not defined.
Hình 4.1. Hình ảnh các chuồng trong trại ....................................................... 30
Hình 4.2. Mô hình Biogas đƣợc sử dụng tại trang trại ................................... 32
Hình 4.3. Hiệu quả xử lý cả 3 đợt ................................................................... 42

iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

ADB

The Asian Development Bank

Ngân hàng phát triển châu Á

BOD

Biochemical oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa

BNNPTNT

Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông
Thôn
Bộ Tài Nguyên Môi Trƣờng

BTNMT

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

DO

Disolved Oxygen

Lƣợng oxy hoà tan trong nƣớc

ĐHNL

Đại Học Nông Lâm

EM

Effective Microorganisms

Chế phẩm sinh học

GEF

Global Environment Facility

Quỹ Môi trƣờng toàn cầu

HĐND

Hội Đồng Nhân Dân

MTTQ

Mặt Trận Tổ Quốc

P tổng số

Phốt pho tổng số

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS

Total Suspended Solid

Tổng chất rắn lơ lửng trong nƣớc

UBND

Ủy Ban Nhân Dân

VAC

Mô hình thâm canh sinh học

VSV

Vi sinh vật


v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... iv
MỤC LỤC ......................................................................................................... v
Phần 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................. 2
1.2.1. Mục tiêu chung ................................................................................. 2
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ................................................................................. 2
1.3. Yêu cầu của đề tài ................................................................................... 2
1.4. Ý nghĩa đề tài .......................................................................................... 2
1.4.1. Ý nghĩa trong khoa học..................................................................... 2
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ..................................................................... 2
Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4
2.1. Cơ sở lý luận ........................................................................................... 4
2.1.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi ..................................................... 4
2.1.2. Ảnh hƣởng của chất thải chăn nuôi đến môi trƣờng ........................ 4
2.1.3. Nguyên nhân của chất thải chăn nuôi đến môi trƣờng ..................... 5
2.1.4. Lợi ích của chất thải chăn nuôi ......................................................... 5

2.2. Cơ sở pháp lý .......................................................................................... 5
2.3. Một số phƣơng pháp xử lý chất thải chăn nuôi ...................................... 6
2.3.1. Sử dụng chế phẩm EM sinh học ....................................................... 6
2.3.2. Sử dụng Zeolit (SiO2) ....................................................................... 7
2.3.3. Dùng thực vật.................................................................................... 7
2.3.4. Mô hình VAC ................................................................................... 8
2.4. Giới thiệu về Biogas và công nghệ hầm khí Biogas ............................... 8


vi

2.4.1. Biogas ............................................................................................... 8
2.4.2. Một số hầm Biogas trong xử lý chất thải.......................................... 9
2.4.3. Vai trò của hầm Biogas ................................................................... 13
2.4.4. Các phản ứng hóa học và sự hình thành khí Biogas ....................... 13
2.4.5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sinh biogasError! Bookmark
not defined.
2.5. Cơ sở thực tiễn của đề tài ...................................................................... 16
2.5.1. Tình hình áp dụng hầm biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi trên
Thế giới và ở Việt Nam ............................................................................ 16
Phần 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...21
3.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 21
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................ 21
3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 21
3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ...................................................................... 21
3.4.1. Phƣơng pháp kế thừa ...................................................................... 21
3.4.2. Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích...................................................... 22
3.4.3. Phƣơng pháp phân tích ................................................................... 22
3.4.4. Phƣơng pháp tổng hợp phân tích, xử lý số liệu .............................. 22
Phần 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 23

4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại xã Hƣơng Lung, huyện Cẩm
Khê, tỉnh Phú Thọ ........................................................................................ 23
4.1.1. Điều kiện tự nhiên........................................................................... 23
4.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội ................................................................ 24
4.1.3. Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của xã
Hƣơng Lung .................................................................................... 27
4.2. Hiện trạng chăn nuôi tại trang trại ông Phạm Đức Hùng cơ sở 2, xã
Hƣơng Lung, huyện Cẩm Khê, tỉnh Phú Thọ. ............................................. 27
4.2.1. Vị trí và quy mô trang trại .............................................................. 27
4.2.2. Cơ cấu đất đai trang trại .................................................................. 29


vii
4.2.3. Nguyên, nhiên liệu hoạt động của trang trại ông Phạm Đức Hùng 30
4.2.4. Công tác phòng dịch bệnh tại các trang trại ................................... 31
4.3. Hiện trạng nƣớc thải và biện pháp xử lý nƣớc thải của trang trại ông
Phạm Đức Hùng cơ sở 2, xã Hƣơng Lung, huyện Cẩm Khê, tỉnh Phú Thọ 31
4.3.1. Hiện trạng nƣớc thải tại trang trại ................................................... 31
4.3.2. Mô hình Biogas đƣợc sử dụng tại trang trại ................................... 31
4.4. Hiệu quả xử lý nƣớc thải của trang trại ông Phạm Đức Hùng cơ sở 2, xã
Hƣơng Lung, huyện Cẩm Khê, tỉnh Phú Thọ .............................................. 32
4.4.1. Hiện trạng nƣớc thải của trang trại ông Phạm Đức Hùng trƣớc xử lý.....32
4.4.2. Hiện trạng nƣớc thải của trang trại ông Phạm Đức Hùng sau xử lý ........35
4.4.3. Hiệu quả xử lý nƣớc thải tại trang trại ông Phạm Đức Hùng ......... 38
4.5. Đánh giá chung và đề xuất những biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng
Biogas ........................................................................................................... 42
4.5.1. Đánh giá chung ............................................................................... 42
4.5.2. Biện pháp tuyên truyền giáo dục .................................................... 42
4.5.3. Biện pháp kinh tế ............................................................................ 43
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 44

5.1. Kết luận ................................................................................................. 44
5.2. Kiến nghị ............................................................................................... 44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 46


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam với hơn 70% là sản xuất nông nghiệptrong tổng sản phẩm thu nhập
quốc dân(GDP), sự phát triển của ngành trồng trọt góp phần thúc đẩy ngành
chăn nuôi phát triển và giữ vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp
Và hiện nay việc gia tăng sản lƣợng thực phẩm từ chăn nuôi gia súc cũng đã
đem lại những bƣớc tiến mới trong nông nghiệp. Nó đã mang lại hiệu quả
kinh tế cao, góp phần làm chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp, từ trồng trọt sang
chăn nuôi, đồng thời cải thiện đáng kể đời sống kinh tế nông dân. Tuy nhiên,
việc phát triển các hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm đã làm tăng tình
trạng ô nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng. Vì vậy việc
tìm giải pháp phù hợp để xử lý chất thải sau chăn nuôi trƣớc khi thải ra ngoài
môi trƣờng là hết sức quan trọng và cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp
bền vững.
Ở nƣớc ta việc quản lí chất thải cần một tổng hợp các biện pháp giáo dục, kĩ
thuật, chính sách môi trƣờng và kinh tế. Các biện pháp kĩ thuật phổ biến để xử
lý chất thải từ gia súc bao gồm hệ thống biogas, bể chứa phân… Trong đó
việc sử dụng xây dựng hệ thống Biogas là một hệ thống xử lý chất thải chăn
nuôi tốt nhất và đạt hiệu quả nhất. Đối với các hộ chăn nuôi gia súc gia cầm
với quy mô lớn thì nhu cầu sử dụng công nghệ Biogas là rất cần thiết là một
giải pháp để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trƣờng, biến đổi chất thải từ
gia súc thành một năng lƣợng có thể dùng để đun nấu, sƣởi ấm. thắp sáng, tạo

nguồn phân bón sạch cho cây trồng.


2

Xuất phát từ thực tế đó, em tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá hiệu
quả xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn của trang trại ông Phạm Đức Hùng, cơ
sở 2, xã Hƣơng Lung, huyện Cẩm Khê, tỉnh Phú Thọ”
1.2. Mục tiêu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu chung
Đánh giá đƣợc hiệu quả xử lý nƣớc thải của hệ thống Biogas, tại trang trại
ông Phạm Đức Hùng, từ đó đề xuất biện pháp quản lý, xử lý giảm thiểu ô
nhiễm môi trƣờng tại trang trại chăn nuôi.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Tìm hiểu hiện trạng chăn nuôi của trang trại ông Phạm Đức Hùng.
- Tìm hiểu hiện trạng nƣớc thải và biện pháp xử lý nƣớc thải của trang
trại ông Phạm Đức Hùng.
- Đánh giá đƣợc hiệu quả xử lý nƣớc thải của trang trại.
1.3. Yêu cầu của đề tài
- Số liệu thu thập đƣợc phải khách quan, trung thực, chính xác.
- Các mẫu nghiên cứu phải đúng tiêu chuẩn, thời gian, vị trí lấy mẫu để
phân tích.
- Phản ánh đúng, đủ hiệu quả xử lý nƣớc thải của hầm Biogas tại trang
trại từ đó đƣa ra các giải pháp phù hợp với hệ thống.
1.4. Ý nghĩa đề tài
1.4.1. Ý nghĩa trong khoa học
Đề tài nhằm vẫn dụng những kiến thức đã học và thực tiễn, góp phần
nâng cao kiến thức và kỹ năng, nâng cao hiểu biết về công tác quản lý và xử
lý ô nhiễm môi trƣờng cho hộ chăn nuôi. Đồng thời kết quả nghiên cứu còn
phục vụ cho việc học tập và công tác nghiên cứu sau này.

1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn


3

Đánh giá đƣợc hiệu quả xử lý nƣớc thải chăn nuôi của hệ thống Biogas
tại trang trại ông Phạm Đức Hùng, xã Hƣơng Lung, huyện Cẩm Khê, tỉnh Phú
Thọ. Từ đó góp phần giải quết vấn đề ô nhiễm môi trƣờng trong chăn nuôi, và
đề suất ra những biện pháp để cải thiện môi trƣờng và nâng cao chất lƣợng
môi trƣờng sống cho cộng đồng dân cƣ.


4

Phần 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở lý luận
2.1.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi
2.1.1.1. Định nghĩa về chất thải chăn nuôi
Chất thải chăn nuôi là chất thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi nhƣ:
phân, nƣớc tiểu, thức ăn thừa, xác xúc vật… Chất thải trong chăn nuôi chia
làm 3 loại là: chất thải rắn, chất thải lỏng, chất thải khí. Trong chất thải chăn
nuôi có nhiều chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng kí sinh trùng có thể gây
bệnh cho động vật và con ngƣời [2].
2.1.1.2. Phân loại chất thải chăn nuôi
- Chất thải rắn: chủ yếu là phân, xác xúc vật , thức ăn thừa của vật nuôi,
vật liệu lót chuồng và các chất thải khác độ ẩm từ 50% - 83% với tỉ lệ NPK cao.
- Chất thải lỏng: phần lớn là nƣớc thải của vật nuôi rửa chuồng, nƣớc
tiểu và phần phân lỏng hòa tan.
- Chất thải khí: bao gồm các khí nhƣ: CO2, NH3, N2O,mùi hôi chuồng

nuôi là hỗn hợp khi đƣợc 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,
nƣớc tiểu gia súc hay thức ăn thừa sẽ sinh ra các khí độc hại và các khí có mùi
hôi thối.
2.1.2. Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường
- Chất thải chăn nuôi có thể làm nguy hại đến độ phì đất, có thể gây ô
nhiễm đất.
- Làm phú dƣỡng nƣớc, ô nhiễm nƣớc mặt, nƣớc ngầm.
- Chất thải chăn nuôi còn phát thải vào khí quyển nhiều khí nhà kính
nhƣ: CO2, NH3, N2O.


5

- Gây mùi khó chịu, ảnh hƣởng tới sức khỏe các hộ dân xung quanh.
2.1.3. Nguyên nhân của chất thải chăn nuôi đến môi trường
- Phần lớn các hộ chƣa xây dựng đƣợc hệ thống xử lý chất thải khép kín.
- Trang trại nằm cách khu dân cƣ nhƣng công nghệ xử lý chất thải phần
lớn vẫn là chôn lấp do thiếu kinh phí và công nghệ.
- Đa số chăn nuôi nhỏ lẻ thiếu sự quy hoạch tổng thể của địa phƣơng
dẫn đến việc thiếu đầu tƣ và gây ô nhiễm môi trƣờng.
2.1.4. Lợi ích của chất thải chăn nuôi
- Sản xuất phân bón hữu cơ từ phân gia súc: phân của vật nuôi đƣợc ủ
đúng kỹ thuật từ dạng hữu cơ khó hòa tan nhiều vi khuẩn sẽ chuyển sang dạng
phân vô cơ khi đó phân sẽ có tác dụng tốt khi bón cho cây.
- Làm thức ăn thủy sản: Trong nghề nuôi cá việc xử lý và tận dụng
phân hữu cơ là một hƣớng có nhiều ƣu diểm: giảm chi phí thức ăn cho cá
đồng thời bảo vệ môi trƣờng khỏi bị ô nhiễm.
- Làm hầm ủ Biogas: dựa trên sự phân hủy yếm khí các hợp chất hữu
cơ của vi sinh vật yếm khí, hỗn hợp khí sinh ra gồm: NH3, H2S, CH4. Hầm ủ

Biogas có lợi ích là: hạn chế mùi hôi thối, hạn chế các loài ruồi ,muỗi, giun
sán, vi sinh vật gây bệnh phát triển, góp phần giữ vệ sinh môi trƣờng, vệ sinh
phòng bệnh. Cung cấp khí sinh học để đun nấu, thắp sáng…
2.2. Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ Môi trƣờng số: 55/2014/QH13 đã đƣợc Quốc hội khóa 13.
- Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14/2/2015 của Chính phủ, Quy
định chi tiết thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trƣờng.
- Nghị định số 155/2016/NĐ-CP ngày18/11/2016của Chính phủ, Quy
định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng.
- Thông tƣ số 04/2016/TT-BTNMT ngày 29/4/2016 của Bộ tài nguyên và
môi trƣờng về ban hành quy chuẩ n kỹ thuâ ̣t quố c gia về nƣớc thải chăn nuôi
.


6

- Thông tƣsố 27/2016/TT-BNNPTNTngày 26/7/2016 của Bộ nông
nghiệp và phát triển nông thôn về ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia lĩnh
vực chăn nuôi.
- QCVN 01-183:2016/BNNPTNT về Quy định giới hạn tối đa cho
phép hàm lƣợng độc tố nấm mốc, kim loại nặng và vi sinh vật trong thức ăn
hỗn hợp cho gia súc, gia cầm.
- QCVN 62-MT:2016/BTNMT về Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
nƣớc thải chăn nuôi có hiệu lực thi hành từ ngày 15/6/2016.
2.3. Một số phƣơng pháp xử lý chất thải chăn nuôi
2.3.1. Sử dụng chế phẩm EM sinh học
- Khái niệm: EM là chế phẩm sinh học tập hợp hơn 80 chủng vi sinh
vật khác nhau. EM (Effective Microorganisms) có nghĩa là các vi sinh vật hữu
hiệu. Chế phẩm này do Giáo sƣ Tiến sĩ Teruo Higa - trƣờng Đại học Tổng
hợp Ryukyus, Okinawoa, Nhật Bản sáng tạo và áp dụng thực tiễn vào đầu

năm 1980. Trong chế phẩm này có khoảng 80 loài vi sinh vật kỵ khí và hiếu
khí thuộc các nhóm: vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc,
xạ khuẩn 80 loài vi sinh vật này đƣợc lựa chọn từ hơn 2000 loài đƣợc sử dụng
phổ biến trong công nghiệp thực phẩm và công nghệ lên men.
- Tác dụng:
+ Làm tăng sức khoẻ vật nuôi, tăng sức đề kháng và khả năng chống
chịu đối với các điều kiện ngoại cảnh
+ Tăng cƣờng khả năng tiêu hoá và hập thụ các loại thức ăn,
+ Tích thích khả năng sinh sản,
+Tăng sản lƣợng và chất lƣợng trong chăn nuôi,
+Tiêu diệt các vi sinh vật có hại, hạn chế sự ô nhiễm trong chuồng trại
chăn nuôi 1 .


7

2.3.2. Sử dụng Zeolit (SiO2)
- Zeolit là loại vật liệu không gây độc đối với ngƣời và vật nuôi có ứng
dụng hiệu quả trong lĩnh vực nuôi chồng thủy sản, nông nghiệp, chăn nuôi,
bảo vệ môi trƣờng…
- Zeolit đƣợc sản xuất dƣới dạng bột hoặc viên xốp từ cao lanh tự nhiên
có sẵn ở Việt Nam. Nhờ cấu chúc cao lanh bị phá vỡ hoàn toàn và tự chúng
sắp xếp lại tạo thành lỗ rỗng, nên có khả năng hấp phụ các ion kim loại,
amoni, chất hữu cơ độc hại lơ lững trong nƣớc và tự chìm xuống đáy.
- Ngoài ra, ngƣời ta còn sử dụng loại sản phẩm này để chộn lẫn với
phân bón tạo ra một loại phân bón phân hủy chậm, vừa có tác dụng tiết kiệm
nguồn phân bón, giữ độ ẩm mà còn có tác dụng điều hòa pH cho đất.
- Chế phẩm này làm phụ gia thức ăn cho lợn và gà vì khi đƣợc trộn vào
thức ăn chế phẩm này sẽ hấp thụ các chất độc hại trong cơ thể vật nuôi, tăng
khả năng kháng bệnh, kích thích tiêu hóa và sinh trƣởng [5].

2.3.3. Dùng thực vật
- Nƣớc thải từ các trại chăn nuôi chứa rất nhiều nitrogen, phosphorous
và những hợp chất vô cơ có thể hòa tan đƣợc. Rất khó tách những chất thải
này khỏi nƣớc bằng cách quét rửa hay lọc thông thƣờng. Tuy nhiên một số
loài cây thủy sinh nhƣ: bèo lục bình, có muỗi nƣớc có thể xử nƣớc thải, vừa ít
tốn kinh phí lại thân thiện với môi trƣờng.
- Cây muỗi nƣớc (hay cây cần tây nƣớc): là loại bản địa của vùng Đông
Nam Á, thân và lá của nó có thể ăn sống hoặc nấu chín nhƣ một loài rau. Nó
sinh sản theo cách phân chia rễ và sinh trƣởng tốt trong môi trƣờng nƣớc
nông cho tới 20cm.
- Cây bèo lục bình (bèo Nhật Bản) có nguồn gốc Nam Mỹ, sinh trƣởng
và phát triển nhanh, khỏe và nổi trên mặt nƣớc.
- Dùng thủy trúc, rau trai để xử lý nƣớc thải chăn nuôi. Bên cạnh đó
các cây thủy sinh này có thể thu hoạch và dùng làm phân hữu cơ. Bản thân
chúng có thể trực tiếp làm phân trộn [5].


8

2.3.4. Mô hình VAC
Đây là mô hình trang trại quen thuộc của nông dân Việt Nam. VAC là
một mô hình thâm canh sinh học cao, trong đó trồng trọt và nuôi trồng thủy
sản cũng nhƣ chăn nuôi gia súc gia cầm là chính, có quan hệ khắng khít với
nhau, tạo nên một một hệ thống canh tác tổng thể, giúp sử dụng hợp lý và tốt
hơn nguồn đất đai, nguồn nƣớc và năng lƣợng mặt trời để đạt tới hiệu quả
kinh tế cao với mức đầu tƣ thấp [5].
2.4. Giới thiệu về Biogas và công nghệ hầm khí Biogas
2.4.1. Biogas
- Khái niệm: Biogas là khí sinh học đƣợc sinh ra nhờ quá trình phân giải
các chất thải hữu cơ chăn nuôi trong môi trƣờng kỵ khí (không có không khí).

- Thành phần Biogas: CH4, CO2, N2, H2, H2S,… trong đó CH4, CO2 là
chủ yếu đƣợc thủy phân trong môi trƣờng yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ
20- 400C, nhiệt trị thấp của CH4 là 1012 Btu/ft3 (37,71.103KJ/m3) do đó có
thể sử dụng Biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong. Để sử dụng biogas
làm nhiên liệu thì phải xử lý biogas trƣớc khi sử dụng tạo nên hỗn hợp nổ với
không khí. Khí H2S có thể ăn mòn các chi tiết trong động cơ, sản phẩm của nó
là SOX cũng là một khí rất độc. Hơi nƣớc có hàm lƣợng nhỏ nhƣng ảnh hƣởng
đáng kể đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỉ lệ không khí
nhiên liệu của Biogas 7 .
Bảng 2.1. Ảnh hưởng của các loại phân đến sản lượng và thành phần
của khí thu được
Sản lƣợng khí
m3/kg phân khô
1,11

Hàm lƣợng
CH4(%)
57

Thời gian lên
men (ngày)
10

Phân gia cầm

0,56

69

9

Phân gà

0,31

60

30

Phân lợn

1,02

68

20

Phân ngƣời

0,38

--

21

Nguyên liệu
Phân bò

(Nguồn: Báo Nông Nghiệp Việt Nam, 2009)

9

2.4.2. Một số hầm Biogas trong xử lý chất thải
 Loại 1: Hầm Biogas có nắp vòm cuốn
Trong quá trình xây dựng cần đảm bảo những kỹ thuật cần thiết: hầm
phải kín, xây bằng gạch để không rò rỉ, phần bể thải phải cao hơn hầm phân
hủy nhƣng chiều ngang của lối vào và lối ra là bằng nhau.
Cấu tạo của hầm Biogas bao gồm các bộ phận sau:
- Ngăn trộn: là nơi mà nƣớc và phân động vật đƣợc trộn lẫn với nhau
trƣớc khi vào ngăn phân hủy.
- Ngăn phân hủy: là nơi mà phân và nƣớc từ ngăn trộn đƣợc lên men và
sinh ra khí ga.
- Ngăn áp lực: thu các lớp cặn lắng từ ngăn phân hủy, khi sử dụng khí
ga, các chất cặn lắng ở dạng lỏng trong ngăn áp lực sẽ chảy ngƣợc lại vào
ngăn phân hủy để đẩy khí ga ra.
- Ngăn chứa và lọc cát: thu phần cặn lắng có thể sử dụng đƣợc nhƣ là
phân bón để cải thiện đất cho sản xuất nông nghiệp hoặc bán ra thị trƣờng.
- Ga tích lũy đƣợc sẽ đẩy phần cặn và nƣớc đáy ngăn phân hủy để chảy
vào ngăn áp lực. Khi sử dụng khí ga thì nƣớc trong ngăn áp lực sẽ chảy ngƣợc
lại vào ngăn phân hủy và sẽ đẩy khí ga ra để sử dụng. Hệ thống này đƣợc gọi
là hệ thống động lực.
Cấu tạo của các hầm Biogas ở nông thôn khá đơn giản, có thể đƣợc xây
dựng theo hình trụ tròn hoặc hình trụ đứng.
Trên đây là mô hình những hầm biogas theo lý thuyết, nhƣng trong thực
tế thƣờng xây dựng theo dạng hình tròn. Mô hình Biogas phổ biến trong thực tế


10

Hình 2.1. Mô hình hầm Biogas trong thực tế
Đối với các hầm xây dựng giành riêng cho các hộ gia đình, các hầm
này có 5 bộ phận nhƣ sau:
- Bộ phận phân hủy: là nơi chứa nguyên liệu và đảm bảo những điều
kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra. Đây là bộ phận chủ yếu
của hầm hay còn gọi là thể tích phân hủy.
- Bộ phận chứa khí: Khí sinh ra từ bộ phận phân hủy đƣợc thu và chứa
ở đây. Yêu cầu cơ bản của bộ phận chứa khí là phải kín.
- Lối vào: là nơi để nạp nguyên liệu bổ sung và bể phân hủy.
- Lối ra: nguyên liệu sau khi đã phân hủy đƣợc lấy ra qua đây để
nhƣờng chỗ cho nguyên liệu mới bổ sung vào.
- Lối lấy khí: khí đƣợc đƣa từ bộ phận tích khí tới nơi sử dụng qua lối
lấy khí này[5].
 Loại 2:Biogas bằng túi chất dẻo
Mô hình này đƣợc du nhập từ Cô-lôm-bia. Về cấu tạo, túi ủ biogas
đƣợc cấu tạo bởi 2-3 lớp túi ni-lông lồng vào nhau làm một, dài 7-10 m,


11

đƣờng kính 1.4m đƣợc đặt nửa chìm nửa nổi trên mặt đất. Túi này đƣợc gắn
với hệ thống ống sành tạo đầu vào và đầu ra.
Túi dự trữ có nhiệm vụ thu và giữ khí sinh học từ túi ử để dẫn tới bếp
sử dụng. Mô hình này có những thuận lợi là rẻ tiền, dễ lắp đặt, dễ sử dụng,
nhƣng cũng có những bất lợi sau:
Túi ủ Biogas bằng ni-long dễ bị thủng do các tác động cơ học, vật liệu
chất dẻo dễ bị lão hóa dƣới tác dụng của ánh nắng mặt trời và mô hình chiếm
diện tích đất gần 10 m2 vì túi Biogas này đặt nửa chìm nửa nổi trên mặt đất
làm cho nhiều gia đình ở Đồng Bằng Sông Hồng do chật chội nên không có
điều kiện về đất đai để áp dụng.

Hai loại hình cơ bản trên đƣợc giới thiệu dùng để sử dụng cho quy mô
hộ gia đình ở nông thôn. Khi Biogas đã rất phát triển có thể hƣớng tới xây
dựng Biogas thành các nhà máy ở nông thôn tại các khu vực có tiềm năng, có
7 loại hình nhà máy Biogas khác nhau chính thức đƣợc ghi nhận bởi MNES(
Bộ Năng Lƣợng và Các Nguồn Năng Lƣợng Mới, trƣớc đây là DNES). Đó là:
- Nhà máy hình trống nổi với một xilanh phân hủy.
- Nhà máy hình vòm cố định với bề xây bằng gạch
- Nhà máy hình trống nổi với bề phân hủy bán cầu
- Nhà máy hình vòm cố định với một bể phân hủy bán cầu
- Nhà máy hình trống nổi làm bằng sắt góc cạnh và phôi nhựa
- Nhà máy hình trống nổi làm bằng bê tông gia cố phức hợp tiền chế
- Nhà máy hình trống nổi làm bằng sợi thủy tinh gia cố.
- Những loại hình này muốn đƣa vào hoạt động cần có sự bảo trợ của
các cấp chính quyền, cần áp dụng trợ cấp của chính phủ thì mới có khả năng
đƣợc công nhận chính thức.
Đối với lĩnh vực công nghiệp có thể sử dụng biogas để xử lý chất thải,
Biogas đƣợc thu đƣợc từ các nhà máy chƣng cất. Ví dụ: ngành công nghiệp


12

Ấn Độ sản xuất 7 triệu tấn mật đƣờng đƣợc sử dụng nhƣ nguyên liệu cho sản
xuất cồn và những ngành công nghiệp hóa chất khác nữa[5].
 Loại 3: Biogas composite
Composite là vật liệu nhựa tổng hợp bao gồm: nhựa, phụ gia (bột đá)
tăng độ cứng của nhựa, sợi thủy tinh quang học hoặc sợi Carbon tạo sự liên
kết bền vững…
Bể biogas composite là loại bể đúc sẵn thuận lợi trong xây lắp, độ bền
cao do chế tạo bằng vật liệu compsosite. Hiệu suất xử lý cao, kín khí, cho thu
đƣợc nhiều gas. Loại bể này phù hợp cả vùng đất lún, sinh lầy. Có khả năng

chịu đƣợc tác động cơ học và áp lực cao. Vì vậy có thể lắp đặt ở mọi điều
kiện thổ nhƣỡng từ đất mềm, đất cứng kể cả vùng đá sỏi mà không bị dập, vỡ.
Không bị tác động hóa học hay điều kiện môi trƣờng, do vậy có thể lắp đặt ở
vùng nhiễm mặn, đất phèn hoặc những vùng có hóa chất khác, không bị lão
hóa dƣới tác động của mƣa, nắng nhƣ các loại vật liệu khác. Hầm bioags bằng
vật liệu Composite nhẹ, có thể di chuyển, thay đổi vị trí lắp đặt khi cần. Phù
hợp cho chăn nuôi nhỏ lẻ, số lƣợng vật nuôi ít 2 .

Hình 2.2. Mô hình hầm Biogas Composite


13

2.4.3. Vai trò của hầm Biogas
- Tạo nguồn năng lƣợng tái sinh rẻ và sạch phục vụ đời sống con ngƣời.
- Giữ gìn và bảo vệ môi trƣờng vệ sinh trong sạch trong các khu vực
công đồng nông, cung cấp sản phẩm nông nghiệp sạch.
- Tăng thu nhập cho các hộ gia đình thông việc giảm chi phí về nhu cầu
chất đốt phục vụ sinh hoạt.
- Tạo nguồn phân bón hữu cơ vi sinh, giảm bớt sử dụng phân hóa học,
qua đó giảm bớt sự thoái hóa và cải thiện đất trồng, nâng cao năng suất cây
trồng và nuôi cá trong hệ thống VAC gia đình.
- Hỗ trợ phát triển chăn nuôi tốt hơn, tạo điều kiện nâng cao mức sống
và tiếp cận điều kiện văn minh đô thị cho ngƣời dân nông thôn, sử dụng khí
sinh học vào việc nội trợ.
- Giảm sức lao động của phụ nữ trong công việc nội trợ.
2.4.4. Các phản ứng hóa học và sự hình thành khí Biogas
Sơ đồ quá trình vi sinh hóa lên men metan, nhƣ sau:

14

Phƣơng trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn
đơn giản nhƣ sau:

Quá trình các phản ứng vi sinh hóa xảy ra trong quá trình sản xuất
Biogas (CH4) có thể đƣợc chia/ phân làm 4 giai đoạn:- Giai đoạn 1: (Giai đoạn thủy phân): Phân mới nạp vào BSK, bắt đầu
quá trình lên men vi sinh. Dƣới tác dụng của các loại men khác nhau do nhiều
loại vi sinh vật tiết ra (vi khẩn Closdium, bipiclobacterium, bacillus gram âm
không sinh bào tử, staphy loccus), các chất hữu cơ phức tạp nhƣ
hydratcacbon, protein, lipit dễ dàng bị phân hủy thành các chất hữu có đơn
giản, dễ bay hơi nhƣ etanol, các axit béo nhƣ axit axetic, axit butyric, axit
propionic, axit lactic.... và các khí CO2, H2 và NH3.
Quá trình này tƣơng ứng khi phân tƣơi mới nạp vào, sự lên men kỵ khí
đƣợc diễn ra nhanh chóng, các “túi khí” đƣợc tạo thành, nhƣ là chiếc phao,
làm cho nguyên liệu nhẹ và nổi lên, thành váng ở lớp trên.
- Giai đọan 2: (Giai đoạn Axit hóa) là giai đoạn lên men, hay giai đoạn
đầu của quá trình bán phân hủy, nhờ các vi khuẩn Acetogenic bacteria (vi
khuẩn tổng hợp axetat), chuyển hóa các hydrater carbon và các sản phẩm của
giai đoạn 1 nhƣ Albumozpepit, Glyxerin và các axit béo thành các axit có
phân tử lƣợng thấp hơn nhƣ: C2H5COOH, C3H7COOH2, CH3COOH, một ít
khí hydro và khí CO2,...
- Quá trình này sản sinh các sản phẩm lên men tạo mùi khó chịu hôi
thối nhƣ H2S, indol, scatol...., pH của môi trƣờng dịch phân hủy ở dƣới 5.
- Giai đoạn 3: (Giai đoạn Axetat hóa) Các vi khuẩn tạo Metan chƣa thể
sử dụng đƣợc các sản phẩm của các giai đoạn trƣớc (1 và 2) để tạo thành
Metan, nên phải phân giải tiếp tục để tạo thành các phân tử đơn giản nhỏ hơn


15

nữa (trừ axit acetic), nhờ các vi khuẩn Axetat hóa. Sản phẩm của quá trình
phân giải này gồm axit acetic, H2, CO2.
CH3CH2OH (ethanol) + H2O → CH3COO-+ H+ + 2H2
CH3CH2COO-(propionic) + 3H2O → CH3COO-+ HCO3-+ H + + 3H2
CH3(CH2)2COO- (butyric) + H2O → 2CH3COO- + H+ + 2H2
Giai đoạn này, nhờ các vi khuẩn Axetat hóa phân giải các sản phẩm của giai
đoạn trƣớc tạo nhiều sản phẩm H2, và nó đƣợc vi khuẩn Metan sử dụng cùng
với CO2 để hình thành Metan (CH4), bắt đầu giai đoạn phân hủy. Lúc này các
chất bã hữu cơ phân hủy mủn ra thành các phần tử nhỏ, lơ lửng trong dịch
thải. pH của môi trƣờng dịch bể phân hủy chuyển sang kiềm và tối ƣu ở
khoảng 6,8 – 7,8.
- Giai đoạn 4: hình thành khí Metan.
- Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân giải kỵ khí tạo thành
hỗn hợp sản phẩm, trong đó khí Metan chiếm thành phần lớn. Quá trình hình
thành khí Metan đƣợc đồng thời, bằng 3 con đƣờng:
+ Nhờ vi khuẩn hydrogenotrophic methanogen sử dụng cơ chất là
hydro và CO2:
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
+ Nhờ vi khuẩn acetotrophic methanogen chuyển hóa axetat thành
metan và CO2, acetotrophic methanogen chuyển hóa axetat thành metan và
CO2. Khoảng 70% lƣợng metan sinh ra bằng con đƣờng này.
CH3COOH → CO2 + CH4
4CO + 2H2O → CH4 + 3CO2
+ Nhờ vi khuẩn methylotrophic methanogen phân giải cơ chất chứa
nhóm metyl:
CH3OH + H2 → CH4 + 2H2O
4(CH3)3-N + 6H2O → 9CH4 + 3CO2 + 4NH3 9 .

16

2.5. Cơ sở thực tiễn của đề tài
2.5.1. Tình hình áp dụng hầm biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi trên
Thế giới và ở Việt Nam
2.5.1.1. 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 hủy hiếm khí các phế thải nông nghiệp để tạo ra khí ga bắt đầu
xuất hiện. Phong trào này phát triển mạnh ở Pháp và Đức vào những năm
1940 (khoảng thời gian diễn ra chiến tranh thế giới thứ 2). Những năm 1960,
quá trình ủ lên men tạo khí ga 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 hủy yếm khí phân thải để sản xuất ra khí đốt.
Một số công trình nghiên cứu và kết quả thành công đánh dấu sự phát triển
này là:
- Cuốn sách Sản xuất Metan từ phân lợn bằng quá trình Mesophillic
của tác giả Humenik và cộng sự, năm 1979.
- Tài liệu về phân hủy yếm khí của Hội nghị quốc tế về chất thải chăn
nuôi năm 1980.
- Tuy nhiên, những năm sau đó mối quan tâm giành cho công nghệ
Biogas bị suy giảm do giá thành của nhiên liệu tạo ra thấp và do gặp phải một
số vấn đề kỹ thuật với bể ủ Biogas. Mối quan tâm này chỉ thực sự đƣợc phục
hồi vào những năm 1990, đƣợc đánh dấu bởi:
- Chƣơng trình AGSTAR của Mỹ về xử lý chất thải và sản xuất năng
lƣợng: kết quả là 75 hệ thống ủ cho các trại nuôi lợn và trại sản xuất bơ sữa.
- Dự án NCSU Smithfield, năm 2001 ở trang trại Barham về khôi phục tài
nguyên sinh học – Xử lý chất thải chăn nuôi lợn và ủ Biogas ở nhiệt độ thƣờng.