Nghiên cứu một số thông số chính của máy tách lấy chất thô trong xử lý hỗn hợp phân gia súc

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

QUÁCH HỮU VIỆT

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH
CỦA MÁY TÁCH LẤY CHẤT THÔ TRONG XỬ LÝ
HỖN HỢP PHÂN GIA SÚC
Ngành:
Mã số:
Người hướng dẫn khoa học:

Kỹ thuật cơ khí
60.52.01.03
1. PGS.TS Lương Văn Vượt
2. TSKH. Bạch Quốc Khang

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực
và hoàn toàn chưa được sử dụng để công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Tôi cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Quách Hữu Việt


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự lỗ lực cố gắng của bản thân, tôi đã nhận
được sự sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình trong
suốt quá trình thực hiện đề tài.
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến hai Thầy giáo
hướng dẫn: PGS.TS Lương Văn Vượt – Học viện Nông nghiệp Việt Nam và TSKH
Bạch Quốc Khang – Viện Cơ điện Nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch. Các Thầy
đã tận tình chỉ dẫn để tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể cán bộ, giảng viên bộ môn Cơ học kỹ thuật,
khoa Cơ điện – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã quan tâm và đóng góp nhiều ý kiến
quý báu giúp tôi hoàn thiện luận văn của mình.
Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các đồng nghiệp tại khoa Cơ giới - Trường
CĐN Cơ khí Nông nghiệp cũng như bạn bè và gia đình đã luôn quan tâm, động viên
giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Quách Hữu Việt


MỤC LỤC

Lời cam đoan ................................................................................................................ i
Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii
Mục lục ...................................................................................................................... iii
Các ký hiệu viết tắt ........................................................................................................v
Danh mục bảng ........................................................................................................... vi
Danh mục hình ........................................................................................................... vii
Trích yếu luận văn ....................................................................................................... ix
Thesis abstract ............................................................................................................. xi
Phần 1. Mở đầu ...........................................................................................................1
Phần 2. Tổng quan ......................................................................................................3
2.1.

Tình hình chăn nuôi gia súc và chất thải trong chăn nuôi gia súc ......................3

2.2.

quy trình xử lý hỗn hợp phân gia súc ...............................................................6

2.3.

Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân gia súc, máy phân tách pha lỏng - rắn
các sản phẩm trong nông nghiệp ....................................................................10

2.3.1.

Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân gia súc .......................................................10

2.3.2.

Các loại máy, thiết bị có thể sử dụng để tách hai pha lỏng, rắn .......................12

2.3.3.

Phân tích kết cấu và nguyên lý làm việc của các loại máy tách hai pha
lỏng, rắn ........................................................................................................18

2.3.4.

Lựa chọn mô hình nghiên cứu máy tách lấy chất thô trong hỗn hợp phân
gia súc ...........................................................................................................29

Phần 3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu .......................................................31
3.1.

Đối tượng và nội dung nghiên cứu .................................................................31

3.2.

Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................31

3.2.1.

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .................................................................31

3.2.2.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ...........................................................32

Phần 4. Kết quả nghiên cứu ......................................................................................34

4.1.

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm....................................................................34

4.1.1.

Quan hệ giữa hệ số giảm thể tích của hỗn hợp vật liệu với áp suất ép .............34


4.1.2.

Mối quan hệ giữa nồng độ pha rắn trong hỗn hợp phân với áp suất ép............38

4.2.

Kết quả nghiên cứu lý thuyết .........................................................................40

4.2.1.

Mô hình kết cấu bộ phận ép hỗn hợp phân gia súc .........................................40

4.2.2.

Quy luật chuyển động của vật liệu trong bộ phận ép ......................................41

4.2.3.

Quy luật biến đổi áp suất của vật liệu trong bộ phận ép..................................45

4.3.

Mô phỏng quá trình biến đổi vận tốc và áp suất trong bộ phận ép...................48

4.3.1.

Khảo sát sự biến đổi vận tốc của vật liệu theo chiều dọc trục.........................48

4.3.2.

Khảo sát quy luật biến đổi áp suất của vật liệu trong quá trình ép ..................49

4.4.

Lựa chọn các thông số cơ bản của bộ phận ép ................................................50

4.4.1.

Các thông số cơ bản của buồng ép .................................................................50

4.4.2.

Xác định khe hở cửa thoát bã và cơ cấu điều chỉnh cửa thoát bã.....................53

4.4.3.

Công suất động cơ .........................................................................................56

Phần 5. Kết luận và kiến nghị ...................................................................................59
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................60
Phụ lục ......................................................................................................................62

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng việt

HHP

Hỗn hợp phân

TS

Total solids (Tổng phần rắn), %

VSV

Vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1.

Sản lượng ngành chăn nuôi trong giai đoạn 2001-2014. ............................3

Bảng 2.2.

Kế hoạch sản xuất chăn nuôi giai đoạn 2016-2020 ....................................4

Bảng 2.3.

Khối lượng chất thải rắn chăn nuôi của Việt Nam .....................................5

Bảng 2.4.

Thành phần dinh dưỡng của phân chuồng [5]. ..........................................7

Bảng 2.5.

Thành phần hóa học của phân một số loại gia súc ...................................11

Bảng 4.1.

Hệ số giảm thể tích vật liệu theo áp suất ép ..............................................37

Bảng 4.2.

Nồng độ pha rắn trong hỗn hợp phân ......................................................39

Bảng 4.3.

Bước vít tương ứng của từng vòng vít .....................................................51

Bảng 4.4.

Góc nâng cánh vít α tương ứng của từng vòng vít ...................................51

Bảng 4.5.

Các thông số cơ bản của máy tách lấy chất thô trong xử lý hỗn hợp

phân gia súc............................................................................................57


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1.

Quy trình xử lý hỗn hợp phân gia súc sử dụng máy ép tách pha rắn
– lỏng .......................................................................................................9

Hình 2.2.

Mô hình bố trí dây chuyền xử lý hỗn hợp phân gia súc sử dụng
công nghệ ép tách phân.............................................................................9

Hình 2.3.

Nguyên lý lọc ly tâm vắt – trục đứng ......................................................12

Hình 2.4.

Máy lọc chân không thùng quay bề mặt lọc ngoài ...................................13

Hình 2.5.

Máy ép lọc băng tải BFP ........................................................................14

Hình 2.6.

Máy vắt bã sắn VBS14, năng suất 14 tấn/giờ ..........................................14

Hình 2.7.

Sơ đồ nguyên lý máy xeo giấy ................................................................15

Hình 2.8.

Máy ép trái cây công nghiệp ...................................................................16

Hình 2.9.

Máy ép phân gia súc CRI-MAN .............................................................17

Hình 2.10.

Máy ly tâm hình côn tháo vật liệu lắng bằng sức ly tâm ..........................18

Hình 2.11.

Máy lọc chân không thùng quay bề mặt lọc ngoài ...................................21

Hình 2.12.

Máy ép lọc băng tải BFP ........................................................................22

Hình 2.13.

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy vắt bã sắn ..................................................23

Hình 2.14.

Sơ đồ ép pistong-xilanh ..........................................................................24

Hình 2.15.

Máy ép vắt trục vít - lưới lọc côn ............................................................25

Hình 2.16.

Máy vắt kiểu ép trục vít côn - lưới lọc trụ ...............................................26

Hình 2.17.

Sơ đồ cấu tạo máy băm ép dứa BE-500 ..................................................27

Hình 2.18.

Máy ép phân CRI-MAN .........................................................................28

Hình 2.19.

Sơ đồ nguyên lý máy ép trục vít – lưới lọc trụ ........................................30

Hình 4.1.

Máy ép thuỷ lực BANZAI - HP-30MD, 30 tấn (tại Trường Cao
đẳng nghề cơ khí nông nghiệp) ...............................................................34

Hình 4.2.

Giỏ ép thí nghiệm ...................................................................................35

Hình 4.3.

Xô đựng mẫu có nắp đậy (dung tích 10 lít) .............................................35

Hình 4.4.

Dụng cụ đo thể tích ................................................................................36

Hình 4.5.

Cân đồng hồ xác định khối lượng mẫu ....................................................36

Hình 4.6.

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số giảm thể tích ηge vật liệu
ép với áp suất ép p ..................................................................................38

Hình 4.7.

Ảnh hưởng của áp suất ép đến nồng độ pha rắn trong hỗn hợp ...............39


Hình 4.8.

Mô hình kết cấu bộ phận ép ....................................................................40

Hình 4.9.

Đa giác vận tốc biểu diễn sự dịch chuyển của vật liệu trong vùng

làm việc ..................................................................................................43

Hình 4.10.

Đồ thị biểu diễn sự biến đổi vận tốc dọc trục của vật liệu Vn theo
chiều dài vít xoắn x ................................................................................49

Hình 4.11.

Sự thay đổi áp suất p của vật liệu theo chiều dọc trục x ..........................50

Hình 4.12. Diện tích tiết diện cửa thoát bã và khe hở thoát bã  ...........................52
Hình 4.13. Sơ đồ cơ cấu điều chỉnh cửa thoát bã ...................................................52
Hình 4.14. Sơ đồ kết cấu và lực tác dụng của cơ cấu điều chỉnh cửa thoát
bã ...........................................................................................................53
Hình 4.15.

Máy tách lấy chất thô trong dây chuyền xử lý hỗn hợp phân gia
súc ..........................................................................................................57


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Quách Hữu Việt
Tên luận văn: “Nghiên cứu một số thông số chính của máy tách lấy chất thô trong xử
lý hỗn hợp phân gia súc”.
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 60.52.01.03

Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

1. Mục đích nghiên cứu
Tính toán xác định một số thông số chính của máy tách lấy chất thô trong xử lý
hỗn hợp phân gia súc.
2. Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
Phương pháp phân tích nghiên cứu lý thuyết: sử dụng các kiến thức về lý thuyết
tính toán máy nông nghiệp, cơ học máy, cơ học giải tích, thiết kế chi tiết máy, các phần
mềm vẽ và xử lý số liệu để giải quyết các nhiệm vụ của đề tài.
b. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Phương pháp xác định độ ẩm của HHP.
- Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố.
3. Kết quả chính
Thứ nhất, đề tài đã nghiên cứu, khảo sát tình hình sử dụng máy tách hai pha rắn
lỏng đối với các sản phẩm nông nghiệp ở trong nước và trên thế giới.
Thứ hai, trên cơ sở nghiên cứu, phân tích nguyên lý làm việc của các mẫu máy sử
dụng trong tách hai pha rắn, lỏng, đề tài đã chọn được nguyên lý máy phù hợp để ép
tách lấy chất thô cho hỗn hợp phân gia súc đó là nguyên lý ép trục vít lưới lọc trụ, có
bước vít giảm dần.
Thứ ba, tác giả cũng đã tiến hành xác định một số tính chất cơ lý của hỗn hợp
phân gia súc, cụ thể là phân bò sữa như: hệ số giảm thể tích theo áp suất ép ηge, tỷ lệ,
nồng độ pha rắn trong hỗn hợp phân A% theo áp suất ép.
Áp dụng mô hình toán cho việc tách pha rắn – lỏng của thực phẩm lỏng, nhớt của
tác giả Xokolov I.A (1976), đề tài đã khảo sát và tính toán xác định được các thông số
cơ bản của máy tách pha rắn lỏng cho hỗn hợp phân gia súc cụ thể như: chiều dài trục
vít L =915 cm; góc nâng cánh vít trung bình αtb = 13o; bước vít trung bình Stb = 130

ix


mm; bán kính ngoài của vít xoắn Rv = 125 mm, … với năng suất máy Q = 15 m3/h,

công suất động cơ 5,5 kW.
Thứ tư, đề tài cũng đã tính toán cơ cấu điều chỉnh cửa thoát bã: sử dụng cơ cấu
bốn khâu, tính toán được đối trọng và vị trí đối trọng.
4. Kết luận
Đề tài đã nghiên cứu, lựa chọn và xác định được một số thông số chính của máy
tách lấy chất thô trong xử lý hỗn hợp phân gia súc. Tuy nhiên, do thời gian có hạn nên
không tránh khỏi những thiếu sót, tác giả mong muốn đối tượng nghiên của đề tài sẽ
được nghiên cứu sâu rộng hơn để thiết kế và chế tạo mẫu máy, khảo nghiệm và ứng
dụng vào thực tế trong thời gian tới.

x


THESIS ABSTRACT
The writer: Quach Huu Viet
The master thesis: “Research some of the main parameters of the solid separation
machine for mixture of animal manure”.
Major in: Mechanical Engineering

Code: 60.52.01.03

Training facility: Vietnam National University and Agriculture
1. Purpose of the study
Calculated and determined some of the key parameters in the separation of crude
processed animal manure mixture.
2. Research Methodology
a. Theoretical research methods
Analysis method theoretical research: using the knowledge of theoretical
calculationsof agricultural machinery, mechanical machinery, mechanical analysis,
detailed design of the machine, the drawing software and data processing to solve the

duties of the subject.
b. Empirical research methods
- Methods for determination of moisture content of livestock manure mixture.
- Empirical Methods single factor.
3. Main results
Firstly, thesis studied, surveyed on the use of solid-liquid two-phase separator
for agricultural products in Vietnam and in the world.
Secondly, on the basis of research and analysis working principles of the models
used in the separation of the two phases of solid, liquid, selected topics are
appropriateprinciples for pressing machines extract the raw material for manure mixture
that is the principle of animal screw presses cylindrical sieve, with tapered screw step.
Third, the authors also conducted identified several physical properties of the
mixture of animal excrement, namely dairy cow such as the coefficient of volume under
pressure ηge pressed, the proportion of mixed solid phase A% under pressure
distribution pressed.
Applying mathematical model for the separation of the solid phase - liquid food,
liquid viscosity of the author Xokolov I.A (1976), subjects were surveyed and
calculated to identify the basic parameters of the liquid to the solid phase separator

xi


livestock manure mixture such as: length of screw L = 915 cm; The average elevation
screw wing αtb = 13o; step screw average Stb = 130 mm; outer radius of screw Rv = 125
mm, ... with machine productivity Q = 15 m3/h, the engine capacity of 5.5 kW.
Fourth, the project also calculate structural adjustment residue outlet: use the
structure of four stages, and calculate counterweight counterweight position.
4. Conclusion
The thesis studied, selected and identified some of key parameters of the crude
extract in the treatment of livestock manure mixture. However, due to time constraints

should not avoid these shortcomings, the author wishes subjects will be research to
design and manufacture samples machine in the near future.

xii


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
Hiện nay, nhu cầu sữa và thực phẩm dinh dưỡng chế biến từ sữa ở nước ta
đang không ngừng tăng theo từng năm. Theo thống kê mới đây, các sản phẩm
sữa của Việt Nam đang giữ vị trí dẫn đầu trong ngành thực phẩm đồ uống với
mức tăng trưởng 12% ở thành thị và 20% ở nông thôn. Ngành sữa nước ta đang
dần có chỗ đứng trên thị trường nội địa và có không ít những cơ hội để xuất
khẩu, mang lại nguồn thu ngoại tệ đáng kể cho đất nước.
Kéo theo đó là nhịp độ tăng trưởng của các trang trại chăn nuôi bò sữa tập
trung. Trong quá trình đẩy mạnh tái cơ cấu ngành theo hướng nâng cao giá trị gia
tăng và phát triển bền vững, ngành chăn nuôi nói chung, gia súc, bò nói riêng là
trọng tâm đầu tư theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hoá,…
Trong quá trình nuôi, bình quân mỗi con bò thải ra 20÷25 kg phân/ngày.
Đối với trang trại có số lượng bò sữa từ 30÷100 con, thì lượng phân thải ra của
mỗi ngày ít nhất cũng từ 0,5÷2,5 tấn.
Thông thường, các trang trại sẽ gom lượng phân này vào hố, hoặc hầm biogas,
thể tích từ 20 m3 đến 40 m3. Tuy nhiên, chỉ sau một thời gian ngắn các hố gom hay
hầm biogas lại đầy, đòi hỏi phải hút đi hoặc có biện pháp xử lý tiếp theo.
Để giải quyết vấn đề này, trên thế giới đã có hệ thống xử lý phân bò, lợn đáp ứng
nhu cầu của các trang trại chăn nuôi.
Ở Việt Nam, hiện tại chưa có nghiên cứu lý thuyết chuyên sâu nào về máy
tách nước phân bò, lợn. Hệ thống xử lý phân bò, lợn cũng chưa được nghiên
cứu và ứng dụng nhiều. Nếu có vẫn là mua máy móc, dây chuyền thiết bị của
nước ngoài.
Việc thu gom và xử lý phân bò có ý nghĩa quan trọng trong sản suất nông

nghiệp cũng như giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường ở các trang trại chăn
nuôi. Xử lý tốt lượng phân thải ra hàng ngày sẽ giúp môi trường xung quanh
giảm thiểu ô nhiễm, môi trường sống trong lành, giúp vật nuôi sinh trưởng tốt, ít
bị dịch bệnh, giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm sữa.
Ngoài ra, thành phần sau khi xử lý có thể sử dụng vào các mục đích sau:
Phần rắn:
1. Dùng làm phân bón
2. Sử dụng lót trong chuồng trại

1


Phần lỏng:
1. Sử dụng làm biogas.
2. Làm phân tưới dạng lỏng.
Nhu cầu xử lý phân bò, lợn ở các trang trại chăn nuôi là rất lớn. Các biện
pháp xử lý hiện tại chủ yếu dùng hầm biogas cho nên chưa giải quyết triệt để vấn
đề xử lý chất thải tại đây. Quy trình xử lý phân bò, lợn có sử dụng máy ép tách
nước sẽ là lựa chọn phù hợp hiện nay. Tuy nhiên các nghiên cứu lý thuyết cũng
như thực tế ứng dụng ở Việt Nam chưa đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn về
xử lý chất thải của vật nuôi trong các trang trại.
Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế máy tách nước hỗn hợp phân bò, làm cơ sở
cho việc chế tạo sau này, sẽ góp phần nâng cao hiệu quả quá trình chăn nuôi bò
quy mô trang trại, bảo vệ môi trường, tăng chất lượng sản phẩm, phục vụ cho quá
trình tái cơ cấu ngành chăn nuôi ở Việt Nam.
Từ kết quả nghiên cứu nhu cầu thực tế, đề tài chọn hướng và đối tượng
nghiên cứu là: Nghiên cứu lựa chọn và tính toán thiết kế mẫu thiết bị tách lấy
chất thô trong quá trình xử lý hỗn hợp phân bò với công suất 15 m3/giờ.

2

PHẦN 2. TỔNG QUAN
2.1. TÌNH HÌNH CHĂN NUÔI GIA SÚC VÀ CHẤT THẢI TRONG CHĂN
NUÔI GIA SÚC
Trong những năm qua, chăn nuôi có sự tăng trưởng nhanh cả về quy mô
và giá trị, đóng góp quan trọng vào việc phát triển kinh tế nông nghiệp và nông
thôn. Bên cạnh lợi ích kinh tế mang lại thì chăn nuôi cũng đang nảy sinh rất
nhiều vấn đề về chất lượng môi trường, đe dọa sức khỏe của cộng đồng dân cư
địa phương và ảnh hưởng đến cả hệ sinh thái tự nhiên.
Tính từ 2001 đến 2015, ngành chăn nuôi đã có bước tăng trưởng đáng kể, đặc
biệt là chăn nuôi bò sữa và gia súc lấy thịt như: trâu, bò và lợn, …
Bảng 2.1. Sản lượng ngành chăn nuôi trong giai đoạn 2001-2014.
Nội dung
2001
Sản lượng thịt trâu hơi xuất
49,2
chuồng (Nghìn tấn)
Sản lượng thịt bò hơi xuất
97,8
chuồng (Nghìn tấn)
Sản lượng thịt lợn hơi xuất
1,515
chuồng (Triệu tấn)
Sản lượng thịt gia cầm hơi giết,
308
bán (Nghìn tấn)
Sản lượng sữa tươi (Triệu lít)
64,7
2008

Sản lượng thịt trâu hơi xuất
71,5
chuồng (Nghìn tấn)
Sản lượng thịt bò hơi xuất
226,7
chuồng (Nghìn tấn)
Sản lượng thịt lợn hơi xuất
2,783
chuồng (Triệu tấn)
Sản lượng thịt gia cầm hơi giết,
448,2
bán (Nghìn tấn)
Sản lượng sữa tươi (Triệu lít)
262,2

2002 2003 2004

2005

2006

2007

51,8 53,1

59,8

64,3

67,5

102,5 107,5 119,8

142,2 159,5

206,1

1,654 1,795 2,012

2,288 2,505

2,662

338,4 372,7 316,4

321,9 344,4

358,8

78,5 126,7 151,3
2009 2010 2011

197,7
2012

79,1 83,6

57,5

87,8

88,5

216
234,4
2013 Sơ bộ 2014
85,5

86,8

263,4 278,9 287,2

293,9 285,4

292,5

3,036 3,036 3,099

3,160 3,228

3,330

528,5 615,2

696

729,4 774,7

828,2

278,2 306,7 345,4

381,7 456,4

549,5

Nguồn: Tổng cục Thống kê

Năm 2015, ước tính đàn lợn đạt 27,1 triệu con, bằng 82,5% kế hoạch; đàn
gia cầm đạt khoảng 334,1 triệu con, đạt 93,4% kế hoạch; đàn bò ước đạt 5,2 triệu
con, bằng 55% kế hoạch (riêng đàn bò sữa đạt 95,3% kế hoạch); đàn trâu còn
2,51 triệu con, đạt 83,7% kế hoạch.

3


Sản lượng thịt hơi các loại năm 2015 ước đạt gần 5 triệu tấn, bằng 95% kế
hoạch. Sản lượng trứng đạt 9,05 tỷ quả, gần đạt kế hoạch đề ra. Sản lượng sữa
tươi đạt 635 ngàn tấn, bằng 97% kế hoạch. Sản lượng thức ăn chăn nuôi công
nghiệp quy đổi đạt 14,5 triệu tấn.
Trong những năm tới, ngành chăn nuôi có kế hoạch phát triển đặc biệt là
những vật nuôi, sản phẩm chăn nuôi như thịt lợn, bò thịt, bò sữa và gia cầm, …
theo hướng nâng cao giá trị, chất lượng và phát triển bền vững.
Bảng 2.2. Kế hoạch sản xuất chăn nuôi giai đoạn 2016-2020
Hạng mục
I. Đàn gia súc, gia cầm
1. Đàn trâu
2. Đàn bò
Bò sữa
Tỷ lệ bò lai

3. Đàn lợn
Đàn lợn nái
Tỷ lệ nái ngoại
Đàn lợn thịt xuất chuồng
Tỷ lệ lợn lai, ngoại
4. Đàn gia cầm
Đàn gà
Tổng số gia cầm xuất bán
II. Sản phẩm chăn nuôi
1. Thịt hơi các loại
Thịt lợn
Thịt gia cầm
Thịt trâu, bò, dê, cừu…
2. Sản lượng sữa tươi

ĐVT

2016

2017

2018

2019

1.000 con 2.530,0 2.550,0 2.590,0 2.630,0
1.000 con 5.270,8 5.339,3 5.419,4 5.506,1
1.000 con
292,2 337,5
386,4 440,5

%
57,2
60,4
63,6
66,8
Triệu con
27,5
27,8
28,1
28,4
1.000 con 3.994,9 4.021,2 4.047,5 4.073,7
%
24,2
26,0
27,9
29,7
Triệu con
50,3
52,1
54,0
55,8
%
92,6
92,7
92,9
93,1
343,5 352,8
362,1 371,5
Triệu con
251,7 258,3

265,0 271,6
Triệu con
624,5 722,4
820,3 918,2

2020
2.690,0
5.599,7
502,1
70,0
28,7
4.100,0
30-33
55,5-56
93-93,5
381,3
278,3
1.016,1

1.000 tấn
1.000 tấn 3.792,3 3.969,2 4.146,2 4.323,1
1.000 tấn 1.103,2 1.335,5 1.567,8 1.800,0
1.000 tấn
522,1 573,0
624,0 674,9
1.000 tấn
755,3 907,1 1.079,2 1.277,4

4.500 5.000
2.032,3

725,8
1.485,3

Nguồn: Báo cáo phát triển ngành Nông nghiệp, nông thôn – Bộ NN&PTNT (2015)

Với tốc độ phát triển của ngành chăn nuôi như trên, theo tính toán dựa trên
cơ sở khoa học sinh lý vật nuôi và số liệu thống kê có thể thấy lượng phát thải
chất thải rắn của chăn nuôi cũng được tăng tỷ lệ thuận với tốc độ tăng trưởng quy
mô, ước lượng với mức thải trung bình 1,5 kg phân lợn/con/ngày; 15 kg phân
trâu, bò/con/ngày và 0,2 kg phân gia cầm/con/ngày thì hàng năm riêng lượng
phân phát thải trung bình đã hơn 85 triệu tấn mỗi năm, vài chục tỷ khối chất thải

4


lỏng, vài trăm triệu tấn chất thải khí. Tuy nhiên, việc quản lý và xử lý chất thải
chăn nuôi lại chưa được quan tâm đúng mức. [1].
Bảng 2.3. Khối lượng chất thải rắn chăn nuôi của Việt Nam

Ở nước ta hiện nay, phần lớn các trang trại, gia trại nằm xen kẽ trong các
khu dân cư; có quỹ đất nhỏ hẹp không đủ diện tích để xây dựng các công trình
bảo vệ môi trường đảm bảo xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép; không đảm bảo
khoảng cách vệ sinh đến khu dân cư đã gây ô nhiễm môi trường nhất là nguồn
nước và môi trường không khí, ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của người dân
xung quanh. Bên cạnh nguyên nhân do nhận thức và ý thức trách nhiệm bảo vệ
môi trường của các chủ trang trại, gia trại chưa cao còn do chưa có biện pháp xử
lý chất thải phù hợp và bền vững. Hầu hết người chăn nuôi chưa có biện pháp xử
lý chất thải lỏng; vứt xác gia cầm, gia súc bừa bãi và hệ thống thoát nước đơn
giản làm cho tình trạng ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi vẫn chưa được khắc
phục triệt để và có chiều hướng gia tăng.

Mặt khác, quản lý Nhà nước về bảo vệ môi trường trong hoạt động chăn
nuôi chưa được quan tâm đầy đủ, đúng mức ở tất cả các cấp, các ngành của địa
phương. Trong các quy hoạch phát triển chăn nuôi hầu như chỉ quan tâm, chú
trọng đến các chỉ tiêu, giải pháp phát triển kinh tế, chưa có các quy định, giải
pháp bảo vệ môi trường cụ thể, chưa có quy hoạch và tiêu chí quy hoạch vùng
chăn nuôi đảm bảo yêu cầu bảo vệ môi trường.
Một vấn đề rất được quan tâm hiện nay là sự liên quan của các hoạt động
chăn nuôi đến phát thải khí nhà kính trong vấn đề biến đổi khí hậu. Chăn nuôi
hiện chiếm khoảng 18% hiệu ứng nóng lên của trái đất do thải ra các khí gây hiệu

5


ứng nhà kính, trong đó có 9% tổng số khí CO2 sinh ra, 37% khí mêtan (CH4) và
65% oxit nitơ (N2O). Những chất thải khí này sẽ tiếp tục tăng lên trong thời gian
tới. Theo dự báo nhu cầu về các sản phẩm chăn nuôi của thế giới dự kiến sẽ tăng
gấp đôi trong nửa đầu của thế kỷ này.
Mặc dù chăn nuôi phát triển, song phương thức chăn nuôi còn lạc hậu, quy
mô nhỏ. Do đó, chưa quan tâm đến xử lý chất thải đã làm cho môi trường nông
thôn vốn đã ô nhiễm càng ô nhiễm hơn. Chất thải rắn chăn nuôi đang là một
trong những nguồn thải lớn ở nông thôn, bao gồm phân và các chất độn chuồng,
thức ăn thừa, xác gia súc, gia cầm chết, chất thải lò mổ... Theo ước tính, có
khoảng 40 - 70% (tuỳ theo từng vùng) chất thải rắn chăn nuôi được xử lý, số
còn lại thải trực tiếp ra ao, hồ, kênh, rạch... [14].
Trong tương lai không xa, Việt Nam sẽ là một trong những nước chịu sự tác
động rõ rệt nhất của biến đổi khí hậu mà cụ thể là sự dâng lên của mực nước
biển, xâm thực và nhiễm mặn đất nông nghiệp… Cho đến nay, các chất thải vật
nuôi ở nước ta vẫn chưa được xử lý nhiều, hoặc có xử lý nhưng công nghệ xử lý
chưa triệt để. Chúng ta chưa thu hút được sự đầu tư ở nhiều thành phần kinh tế
vào lĩnh vực bảo vệ môi trường trong chăn nuôi. Nhận thức của người chăn nuôi

về bảo vệ môi trường đặc biệt là phát thải khí nhà kính trong chăn nuôi còn hạn
chế, sự quản lý nhà nước về môi trường chưa đáp ứng được các bất cập hiện nay.
Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và PTNT, ngành chăn nuôi năm 2015 đã
có những bước chuyển dịch rõ ràng, từ chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán sang chăn nuôi
tập trung theo mô hình trang trại, gia trại và các công ty chăn nuôi. Điều này sẽ
thuận lợi cho việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào trong chăn nuôi giúp tăng
hiệu quả kinh tế. Tuy nhiên, kéo theo đó là vấn đề xử lý chất thải chăn nuôi cũng
bức thiết hơn, đòi hỏi thay đổi không chỉ về quy mô mà còn về phương pháp xử
lý sao cho hiệu quả và bền vững.
Do vậy, biện pháp xử lý môi trường chăn nuôi như thế nào cho hiệu quả,
bền vững, làm thế nào nâng cao nhận thức cho cộng đồng đang đòi hỏi các nhà
quản lý, nhà khoa học, các thành phần kinh tế và người chăn nuôi cần có những
hướng giải pháp cụ thể.
2.2. QUY TRÌNH XỬ LÝ HỖN HỢP PHÂN GIA SÚC
Phân gia súc là sản phẩm thừa của quá trình tiêu hóa thức ăn của gia súc.
Nó gồm những chất không tiêu hóa được hoặc những dưỡng chất thoát khỏi sự
tiêu hóa vi sinh hay các men tiêu hóa (protein không tiêu hóa được, …), axit

6


amin thoát khỏi sự hấp thu (được thải qua nước tiểu: axit uric (ở gia cầm), urea
(gia súc)), các khoáng chất dư thừa cơ thể không sử dụng như P2O5, K2O, CaO,
MgO, … Các thức ăn bổ sung, thuốc kích thích (thường chứa đồng, kẽm), các
kháng sinh hay các men. Các chất cặn bã trong dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…).
Các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra
ngoài. Vật dính vào thức ăn: bụi, tro… Các loại vi sinh vật bị nhiễm trong thức
ăn, trong ruột bị tống ra ngoài, bảng 2.4.
Ngoài phân, trong quá trình chăn nuôi còn sinh ra một lượng lớn thức ăn
thừa của gia súc rơi vãi (cám, cỏ, rơm,…), vật liệu lót chuồng (trấu, cỏ, rơm,

rác,…) và xác súc vật chết, nhau thai,… Chúng có thành phần đa dạng hầu hết là
các chất hữu cơ chậm phân huỷ như xen-lu-lô và dễ phân hủy như tinh bột,
protein còn trong cám, ngũ cốc, bột cá, bột tôm… [7].
Bảng 2.4. Thành phần dinh dưỡng của phân chuồng [5].

Như vậy có thể thấy chất thải trong chăn nuôi gia súc nói chung và chăn
nuôi bò (bao gồm bò thịt, bò sữa) nói riêng gồm nhiều thành phần: phần chất thô
(chủ yếu là xen lu lô), các hợp chất hoá học khác (chiếm tỷ lệ lớn là amoniac,
ure, CaO, K2O,…), cặn bẩn và nước. Trong đó chiếm lỷ lệ lớn là xen lu lô. Điều
này làm cho hỗn hợp phân có tính thấm nước cao, đàn hồi và có khả năng ăn
mòn hoá học mạnh.
Nhiều năm qua, chất thải trong chăn nuôi chủ yếu được xử lý bằng hệ
thống biogas. Song biện pháp này chỉ giải quyết được vấn đề thu hồi khí sinh học
để tận thu làm nhiên liệu, còn bộc lộ những hạn chế như mức độ giảm thiểu ô
nhiễm không đáng kể, không giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường đất,
nước và mùi hôi thối. Bên cạnh đó, hầu hết các hệ thống biogas hiện nay đều
được các trang trại xây dựng nhỏ hơn mức độ cần thiết, nên hiệu quả giảm thiểu
ô nhiễm lại càng hạn chế, nhiều khi không có tác dụng, đã gây ô nhiễm môi
trường nghiêm trọng [10].

7


Thông thường, các trang trại sẽ gom lượng phân này vào hố, hoặc hầm
biogas, thể tích từ 20 m3 đến 40 m3. Tuy nhiên, chỉ sau một thời gian ngắn các
hố gom hay hầm biogas lại đầy, đòi hỏi phải hút đi hoặc có biện pháp xử lý
tiếp theo.
Ngoài ra, họ còn xử lý chất thải bằng ủ phân hữu cơ (Compost). Ủ phân
bằng phương pháp này hoàn toàn nhờ sự lên men tự nhiên, tuy nhiên nếu được
bổ sung men vào đống ủ thì tốt hơn. Nhờ quá trình lên men và nhiệt độ tự sinh

của đống phân ủ sẽ tiêu diệt được phần lớn các mầm bệnh nguy hiểm, thậm
chí ủ phân có thể phân hủy được cả xác động vật chết khi lượng phế thải thực
vật đủ lớn. Trong phân ủ có chứa chất mùn làm đất tơi xốp, tăng dung lượng
hấp thụ khoáng của cây trồng, đồng thời có tác dụng tốt đến hệ vi sinh vật có
ích trong đất. Phân ủ còn có tác dụng tốt đối với tính chất lý hoá học và sinh
học của đất, không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật và giải quyết được
vấn đề ô nhiễm môi trường sinh thái. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi thời
gian xử lý lâu và diện tích khu xử lý đủ lớn mới có thể đáp ứng được quy mô
chăn nuôi ngày một lớn.
Ở các nước có nền nông nghiệp tiên tiến, họ đã xử lý chất thải chăn
nuôi bằng công nghệ ép tách phân. Đây là công nghệ hiện đại, được nhập vào
nước ta chưa lâu nhưng rất hiệu quả và đang bắt đầu được nhiều nhà chăn
nuôi quan tâm áp dụng. Dựa trên nguyên tắc “lưới lọc” máy ép có thể tách hầu
hết các tạp chất nhỏ đến rất nhỏ trong hỗn hợp chất thải chăn nuôi, tùy theo
tính chất của chất rắn mà có các lưới lọc phù hợp. Khi hỗn hợp chất thải đi
vào máy ép qua lưới lọc thì các chất rắn được giữ lại, ép khô và ra ngoài để xử
lý riêng còn lượng nước theo đường riêng chảy ra ngoài hoặc xuống hầm xử lý
tiếp. Độ ẩm của sản phẩm (phân khô) có thể được điều chỉnh tùy theo mục
đích sử dụng. Quá trình xử lý này tuy đầu tư ban đầu tốn kém hơn nhưng rất
hiện đại, nhanh, gọn, ít tốn diện tích và đang là một trong những biện pháp
hiệu quả nhất đối với các trang trại chăn nuôi lợn, trâu bò theo hướng công
nghiệp hiện nay. [7]
Việc ép hỗn hợp phân gia súc của các nước trên thế giới như Mỹ, Đức,
Thái lan, Ấn Độ thường ở quy mô lớn. Khối lượng phân thải ra nhiều và tập
trung, nên việc ép phân ở các dây truyền chủ yếu được thực hiện bằng ép trục vít
- lưới lọc, trong công đoạn cuối của dây truyền ép hỗn hợp phân gia súc.

8

Hiện tại, ở Việt Nam, một số đơn vị đã nhập thiết bị ép hỗn hợp phân gia
súc nguyên chiếc từ các nước như Trung Quốc, Italia,… và bán, chuyển giao cho
các trang trại chăn nuôi.
Theo phương pháp xử lý này, độ ẩm của pha rắn sau khi ép có thể đạt từ
55% đến 65%, trong khi nguyên liệu đầu vào có độ ẩm từ 80% đến 100%, quy
trình xử lý có thể được minh hoạ bằng sơ đồ sau:
Trang trại

Làm nhão, lỏng
(Bơm)

Máy tách pha
rắn – lỏng

Chất thô/
phân khô

Nước lỏng

Hố gom

Hình 2.1. Quy trình xử lý hỗn hợp phân gia súc sử dụng máy ép tách pha
rắn – lỏng

Hình 2.2. Mô hình bố trí dây chuyền xử lý hỗn hợp phân gia súc sử dụng
công nghệ ép tách phân
Theo mô hình này, do hỗn hợp phân có chứa nhiều thành phần tạp chất
khác nhau nên cần phải được máy khuấy khuấy đều, sau đó cung cấp ổn định vào
bộ phận ép nhờ máy bơm, để làm được điều này, trước buồng ép có bố trí đường
ống chống tràn.

9


2.3. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA HỖN HỢP PHÂN GIA SÚC, MÁY PHÂN
TÁCH PHA LỎNG - RẮN CÁC SẢN PHẨM TRONG NÔNG NGHIỆP
2.3.1. Tính chất cơ lý của hỗn hợp phân gia súc
2.3.1.1. Thành phần của HHP
Phân là sản phẩm loại thải của quá trình tiêu hoá của gia súc, gia cầm bị
bài tiết ra ngoài qua đường tiêu hóa. Chính vì vậy phân gia súc là sản phẩm dinh
dưỡng tốt cho cây trồng hay các loại sinh vật khác như cá, giun…. Do thành
phần giàu chất hữu cơ của phân nên chúng rất dễ bị phân hủy thành các sản phẩm
độc, khi phát tán vào môi trường có thể gây ô nhiễm cho vật nuôi, cho con người
và các sinh vật khác. Thành phần hoá học của phân bao gồm:
- Các chất hữu cơ gồm các chất protein, carbonhydrate, chất béo và các
sản phẩm trao đổi của chúng.
- Các chất vô cơ bao gồm các hợp chất khoáng (đa lượng, vi lượng).
- Nước: là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất, chiếm 65 – 80% khối
lượng của phân.
Do hàm lượng nước cao, giàu chất hữu cơ cho nên phân là môi trường tốt
cho các vi sinh vật phát triển nhanh chóng và phân hủy các chât hữu cơ tạo nên
các sản phẩm có thể gây độc cho môi trường.
- Dư lượng của thức ăn bổ sung cho gia súc, gồm các thuốc kích thích
tăng trưởng, các hormone hay dư lượng kháng sinh…
- Các men tiêu hóa của bản thân gia súc, chủ yếu là các men tiêu hóa sau
khi sử dụng bị mất hoạt tính và được thải ra ngoài…
- Các mô và chất nhờn tróc ra từ niêm mạc đường tiêu hoá.
- Các thành phần tạp từ môi trường thâm nhập vào thức ăn trong quá trình
chế biến thức ăn hay quá trình nuôi dưỡng gia súc (cát, bụi,…).
- Các yếu tố gây bệnh như các vi khuẩn hay ký sinh trùng bị nhiễm trong

đường tiêu hoá gia súc hay trong thức ăn.
Hỗn hợp phân gia súc thường bao gồm: những chất không tiêu hóa được
hoặc những chất thoát khỏi sự tiêu hóa của VSV hay các men tiêu hóa (chất xơ,
protein không tiêu hóa được), acid amin thoát khỏi sự hấp thu (được thải qua
nước tiểu: acid uric ở gia cầm, ure ở gia súc). Các khoáng chất cơ thể không sử
dụng được K2O, P2O5, CaO, MgO,...

10


Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa: trypsin, pepsin,...
Các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài.
Các VSV bị nhiễm trong thức ăn, ruột: virus, vi trùng, ấu trùng, trứng giun
sán,... bị tống ra ngoài.
Thành phần hóa học của phân một số loại gia súc trong bảng 2.5
Bảng 2.5. Thành phần hóa học của phân một số loại gia súc
Loại gia súc

Thành phần hóa học (% trọng lượng khô)
Chất tan dễ tiêu

Nitơ

Phospho

C/N

Bò sữa
Bò thịt

7.98
9.33

0.38
0.70

0.1
0.20

20-25
20-25

Heo
Cừu
Gà

7.02
21.50
16.80

0.83
1.00
1.20

0.47
0.30
1.20

20-25
7-15

Ngựa
Trâu

14.30
10.20

0.86
0.31

0.13
-

18.00
-

Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997)
2.3.1.2. Một số đặc điểm cơ lý của hỗn hợp phân
Theo Claude Laguë et al. (2005), các tác giả đã nghiên cứu và xác định được
quy luật phụ thuộc của hàm lượng chất rắn và tỷ trọng của phân bò cho đồ thị sau:

Tỷ trọng phân bò sữa và % chất rắn có trong hỗn hợp phân liên hệ bởi
phương trình hồi quy: D = 0.04 TS3 – 2.4 TS2 + 14.6 TS + 1000; R2 = 0.93.

11


Trong đó: D là tỷ trọng của hỗn hợp phân bò; TS là tổng lượng chất rắn trong
hỗn hợp; R là phương sai.
2.3.2. Các loại máy, thiết bị có thể sử dụng để tách hai pha lỏng, rắn

Như đã nêu, thành phần của hỗn hợp phân gia súc bao gồm chủ yếu là
nước (phân bò, lợn nước chiếm trên 80%) và các hợp chất hữu cơ (xenlulô,…),
vô cơ khác. Với thành phần như vậy, ta thấy phân bò có đặc điểm vật lý gần
giống với nước bột giấy (thành phần chủ yếu là nước và xenlulô), dịch bã sắn sau
nghiền, dịch ép mía, bùn thải, … Nếu chỉ xét ở dạng cấu tạo bởi hai pha lỏng và
rắn để tiến hành phân tách, ta có thể áp dụng nguyên lý tách pha lỏng, rắn của
dịch bã sắn, nước ép mía và nước bột giấy, … để tách 2 pha lỏng, rắn của hỗn
hợp phân gia súc nói chung và phân bò nói riêng.
Để làm rõ hơn điều này, tác giả đã tìm hiểu một số máy, thiết bị tách nước
đã được nghiên cứu và áp dụng đối với một số loại vật liệu, cụ thể như sau:
2.3.2.1. Máy tách dùng trong công nghiệp mía đường theo nguyên lý ly tâm
a. Máy ly tâm trục đứng
Đây là máy ly tâm có công dụng chung, được dùng nhiều trong công
nghiệp mía đường. Với máy này vật liệu được vắt liên tục từ trên 85% ẩm còn
78-80% ẩm. Năng suất của máy này khá cao do máy làm việc liên tục, và việc
tháo liệu tự động nhờ sức ly tâm.

Hình 2.3. Nguyên lý lọc ly tâm vắt – trục đứng

12