Khảo sát hiện trạng sử dụng hầm ủ biogas xử lí chất thải chăn nuôi và hiệu quả bảo vệ môi trường tại xã hùng mỹ, huyện chiêm hóa, tỉnh tuyên quang

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN

======

TRƢƠNG THỊ LAN

KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS
XỬ LÍ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ HIỆU QUẢ
BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG TẠI XÃ HÙNG MỸ,
HUYỆN CHIÊM HÓA, TỈNH TUYÊN QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Sinh học ứng dụng

HÀ NỘI, 2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH - KTNN

======

TRƢƠNG THỊ LAN

KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS
XỬ LÍ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ HIỆU QUẢ
BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG TẠI XÃ HÙNG MỸ,
HUYỆN CHIÊM HÓA, TỈNH TUYÊN QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Sinh học ứng dụng
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học

ThS. LƢU THỊ UYÊN

HÀ NỘI, 2018


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài “Khảo sát hiện trạng sử dụng hầm ủ
Biogas xử lí chất thải chăn nuôi và hiệu quả bảo vệ môi trường tại xã
Hùng Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang.”
Ngoài sự cố gắng của bản thân , tôi còn nhận đƣợc sự giúp đỡ, hƣớng
dẫn chỉ bảo tận tình của cô giáo Th.s Lƣu Thị Uyên và sự giúp đỡ của các
cán bộ xã Hùng Mỹ.
Tới nay khóa luận của tôi đã đƣợc hoàn thành. Tôi xin chân thành cảm
ơn cô giáo Th.s Lƣu Thị Uyên đã giúp đỡ tôi tận tình và chu đáo về chuyên
môn trong quá trình thực hiện đề tài. Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn chân
thành tới các cán bộ xã Hùng Mỹ đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành
khóa luận này.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới những ngƣời thân và bạn bè đã
luôn ở bên động viên, giúp đỡ và khích lệ tôi trong suốt thời gian tôi học tập
và nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 09 tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Trƣơng Thị Lan

LỜI CAM ĐOAN
Để đảm báo tính trung thực của khóa luận, tôi xin cam đoan:
Khóa luận tốt nghiệp: “Khảo sát hiện trạng sử dụng hầm ủ Biogas xử
lí chất thải chăn nuôi và hiệu quả bảo vệ môi trường tại xã Hùng Mỹ,
huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang.” là công trình nghiên cứu của cá
nhân tôi thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của cô giáo Th.s Lưu Thị Uyên. Các
kết quả nghiên cứu trong khóa luận là trung thực và các thông tin trích dẫn
trong khóa luận này đều đƣợc ghi rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 09 tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Trƣơng Thị Lan


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Bộ NN&PTNT

Bộ nông nhiệp và phát triển nông thôn

UBND

Ủy ban nhân dân

VAC.

Vƣờn ao chuồng

KHCN.

Khoa học công nghệ

TP HCM.

Thành phố Hồ Chí Minh

KSH

Khí sinh học

ĐVT

Đơn vị tính


MỤC LỤC
PHẦN 1. MỞ ĐẦU ........................................................................................ 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................... 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................ 2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................. 2
PHẦN 2. NỘI DUNG ................................................................................... 3
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.................. 3
1.1. Quản lí và xử lí chất thải chăn nuôi ......................................................... 3
1.1.1. Chất thải chăn nuôi ở Việt Nam ............................................................ 3
1.1.2. Một số nghiên cứu về ô nhiễm chất thải chăn nuôi ............................... 4
1.1.3. Quản lí chất thải chăn nuôi ................................................................... 5
1.1.4. Quản lí chất thải chăn nuôi tại tỉnh Tuyên Quang ................................. 7
1.2. Tổng quan về công nghệ Biogas .............................................................. 8
1.2.1. Nguồn nguyên liệu thô và nguyên lý của quá trình chuyển hóa để sản
xuất Biogas .................................................................................................... 8
1.2.2. Thành phần, tính chất Biogas ............................................................... 9

1.2.3. Hầm Biogas (Thiết bị khí sinh học) ..................................................... 9
1.2.4. Lợi ích của công nghệ Biogas ............................................................. 12
1.3. Ứng dụng công nghệ Biogas ở Việt Nam .............................................. 14
1.3.1. Quá trình phát triển công nghệ Biogas ở Việt Nam............................. 14
1.3.2. Quá trình phát triển công nghệ Biogas tại Tuyên Quang ..................... 14
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
..................................................................................................................... 17
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................ 17
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................... 17
2.2.1. Phƣơng pháp điều tra bằng phiếu khảo sát .......................................... 17


2.2.2. Phƣơng pháp phỏng vấn, tham khảo ý kiến ........................................ 17
2.2.3. Phƣơng pháp quan sát ......................................................................... 17
2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 17
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................... 18
3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của địa phƣơng ................................. 18
3.2. Tình hình phát triển chăn nuôi tại xã Hùng Mỹ ..................................... 18
3.3. Xử lí chất thải chăn nuôi và công nghệ Biogas tại xã Hùng Mỹ............. 20
3.3.1. Phƣơng thức xử lí chất thải chăn nuôi tại Hùng Mỹ ............................ 20
3.3.2. Công nghệ Biogas tại xã Hùng Mỹ ..................................................... 22
3.3.2.1. Phát triển hầm ủ Biogas tại Hùng Mỹ .............................................. 22
3.3.2.2. Đặc điểm hầm Biogas tại Hùng Mỹ ................................................. 23
3.3.2.3. Các loại hình sử dụng Biogas trong hộ gia đình tại Hùng Mỹ .......... 24
3.3.2.4. Lý do ngƣời dân lắp đặt hầm ........................................................... 25
3.3.2.5. Ý kiến về công nghệ Biogas của các hộ gia đình ............................. 26
3.3. Hiệu quả bảo vệ môi trƣờng của hầm ủ Biogas ...................................... 28
3.3.1. Cải thiện cảnh quan môi trƣờng sống.................................................. 28
3.3.2. Giảm nguy cơ mắc các bệnh do chất thải chăn nuôi gây ra. ................ 30
3.3.3. Giảm thiểu phát thải khí nhà kính ....................................................... 32

PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................... 33
1. KẾT LUẬN .............................................................................................. 33
2. KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 34
PHỤ LỤC. MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA ĐỀ TÀI


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Một số kiểu hầm Biogas phổ biến hiện này ở Việt Nam [14]........ 10
Bảng 3.1. Tình hình phát triển chăn nuôi tại xã Hùng Mỹ (2015 – 2017) ..... 19
Bảng 3.2. Tình trạng xử lí chất thải chăn nuôi .............................................. 20
Bảng 3.3. Số lƣợng hầm Biogas tại xã Hùng Mỹ ......................................... 22
Bảng 3.4. Đặc điểm các loại hầm biogas ở xã Hùng Mỹ............................... 23
Bảng 3.5. Các loại hình sử dụng Biogas trong hộ gia đình tại Hùng Mỹ....... 25
Bảng 3.6. Ý kiến về công nghệ Biogas của các hộ gia đình .......................... 27
Bảng 3.7. Mức độ cải thiện cảm quan môi trƣờng sống ................................ 29
Bảng 3.8 Mức độ cải thiện sức khỏe ............................................................. 31


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngành chăn nuôi không đóng vai trò chủ chốt trong nền kinh tế toàn
cầu nhƣng lại là ngành có nhiều ý nghĩa về mặt chính trị – xã hội. Nó chiếm
40

tổng sản ph m trong ngành nông nghiệp, giải quyết việc làm cho hơn 1,3

t ngƣời lao động và là sinh kế của hơn 1 t ngƣời dân sống ở các nƣớc
nghèo. Tuy nhiên, ngành chăn nuôi cũng đƣợc coi là một trong ba ngành có
tác động lớn đến môi trƣờng. [15]

Tại Việt Nam, theo tính toán của các chuyên gia, hàng năm đàn gia súc,
gia cầm của nƣớc ta thải vào môi trƣờng khoảng 84-85 triệu tấn chất thải rắn,
có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trƣờng ở nông thôn. [5]. Quản lý và xử lý
chất thải chăn nuôi là vô cùng cấp bách, cần một giải pháp tổng hợp (kỹ thuật,
giáo dục, chính sách môi trƣờng và chính sách kinh tế). Riêng về biện pháp
kỹ thuật, trong gần 10 năm vừa qua công nghệ khí sinh học Biogas đã đƣợc
đề xuất, nghiên cứu triển khai và mở rộng phạm vi ứng dụng. Phản hồi từ
ngƣời chăn nuôi nói riêng và xã hội nói chung khá tích cực.
Công nghệ Biogas là công nghệ đa mục tiêu, sử dụng công nghệ Biogas
để xử lí chất thải chăn nuôi cùng lúc đáp ứng nhu cầu năng lƣợng phục vụ
sinh hoạt và sản xuất của các nông hộ và các trang trại chăn nuôi vừa bảo vệ
môi trƣờng sống của cộng đồng dân cƣ. Cho đến nay, công nghệ Biogas đƣợc
đánh giá là một giải pháp xử lý chất thải từ chăn nuôi tốt và hiệu quả nhất ở
các vùng nông thôn nƣớc ta. [1]
Xã Hùng Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang là một trong
những xã có ngành chăn nuôi phát triển với nhiều mô hình trang trại quy mô
hộ gia đình, việc quản lý chất thải từ chăn nuôi gia súc là vô cùng cấp thiết,
vừa để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trƣờng vừa tận dụng nguồn chất thải.
Chính quyền địa phƣơng cũng xác định xây dựng hệ thống Biogas là một giải

1


pháp xử lý chất thải chăn nuôi khả thi đối với xã Hùng Mỹ. Đƣợc sự hỗ trợ
của một số dự án, tại Hùng Mỹ mô hình hầm ủ Biogas đang phát triển với tốc
độ nhanh và bền vững, phát huy hiệu quả. Mặc dù vậy, triển khai xây dựng và
sử dụng hầm ủ Biogas tại Hùng Mỹ cũng còn gặp một số khó khăn nhất định.
Từ thực tế đó, chúng tôi đã tiến hành đề tài: Khảo sát hiện trạng sử
dụng hầm ủ Biogas xử lí chất thải chăn nuôi và hiệu quả bảo vệ môi trường
tại xã Hùng Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá đƣợc tình hình phát triển chăn nuôi và hiện trạng sử dụng hầm
ủ Biogas tại xã Hùng Mỹ.
Bƣớc đầu đánh giá hiệu quả bảo vệ môi trƣờng khi sử dụng hầm ủ
Biogas để xử lý chất thải chăn nuôi.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học: củng cố thêm kiến thức về công nghệ khí sinh học
Biogas.
Ý nghĩa thực tiễn: góp phần làm sáng tỏ vai trò của công nghệ Biogas
đối với việc xử lý chất thải chăn nuôi, bảo vệ môi trƣờng sống của cộng đồng.

2


PHẦN 2. NỘI DUNG
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Quản lí và xử lí chất thải chăn nuôi
1.1.1. Chất thải chăn nuôi ở Việt Nam
Hiện nay ngành chăn nuôi ở nƣớc ta đang phát triển với tốc độ rất cao
cùng với sự gia tăng số lƣợng và xu hƣớng chuyển dịch từ quy mô nông hộ
sang chăn nuôi tập trung và thâm canh với quy mô lớn. Sự phát triển mạnh
thiếu đồng bộ trong công tác quản lý môi trƣờng đã khiến môi trƣờng chăn
nuôi tại các vùng nông thôn ngày càng trở nên ô nhiễm nghiêm trọng. Phát
triển ồ ạt, không theo quy hoạch, công tác quản lý môi trƣờng và áp dụng
công nghệ chƣa phù hợp đang là những vấn đề gây cản trở cho sự phát triển
của ngành chăn nuôi.
Theo Bùi Hữu Đoàn, Nguyễn Xuân Trạch và Vũ Hoàng Tôn [5], hàng
ngày, gia súc, gia cầm thải ra một lƣợng phân và nƣớc tiểu rất lớn. Khối lƣợng
phân và nƣớc tiểu đƣợc thải ra có thể chiếm từ 1,5 – 6

khối lƣợng cơ thể gia

súc. Thống kê cho thấy trung bình bò thải ra 15 kg chất thải/con/ngày; lợn thải
1,5 - 2,5 kg chất thải/con/ngày và gia cầm thải 100 - 120 g chất thải/con/ngày.
Ngoài phân và nƣớc tiểu, lƣợng thức ăn thừa, ổ lót, xác súc vật chết,
các vật dụng chăm sóc, nƣớc tắm gia súc và vệ sinh chuồng nuôi cũng đóng
góp đáng kể làm tăng khối lƣợng chất thải. Nƣớc thải chăn nuôi là hỗn hợp
bao gồm cả nƣớc tiểu, nƣớc tắm gia súc, rửa chuồng. Nƣớc thải chăn nuôi còn
có thể chứa một phần hay toàn bộ lƣợng phân đƣợc gia súc, gia cầm thải ra.
Nƣớc thải là dạng chất thải chiếm khối lƣợng lớn nhất trong chăn nuôi. Thành
phần của nƣớc thải rất phong phú, bao gồm các chất rắn ở dạng lơ lửng, các
chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ, trong đó nhiều nhất là các hợp chất chứa nitơ
và photpho. Nƣớc thải chăn nuôi còn chứa rất nhiều vi sinh vật, ký sinh trùng,

3


nấm, nấm men và các yếu tố gây bệnh sinh học khác. Do ở dạng lỏng và giàu
chất hữu cơ nên khả năng bị phân hủy vi sinh vật rất cao, có thể tạo ra các sản
ph m có khả năng gây ô nhiễm cho cả môi trƣờng đất, nƣớc và không khí.
Bên cạnh phân, nƣớc tiểu và nƣớc thải, chăn nuôi còn tạo ra nhiều loại
khí thải. Có tới trên 170 chất khí có thể sinh ra từ chăn nuôi, điển hình là các
khí CO2, CH4, NH3, NO2, N2O, NO, H2S, …và hàng loạt các khí gây mùi khác.
Hầu hết các khí thải chăn nuôi có thể gây độc cho gia súc, cho con ngƣời và
môi trƣờng. Ở những khu vực chăn nuôi có chuồng trại thông thoáng kém
thƣờng dễ tạo ra các khí độc ảnh hƣởng trực tiếp, gây các bệnh nghề nghiệp
cho ngƣời chăn nuôi và ảnh hƣởng tới sức khỏe của ngƣời dân xung quanh khu
vực chăn nuôi. Nếu không đƣợc thu gom sớm, lữu trữ và xử lý hợp quy cách,
ở điều kiện bình thƣờng, các chất bài tiết từ gia súc, gia cầm nhanh chóng bị
phân giải tạo ra hàng lọat chất khí có khả năng gây độc cho ngƣời và vật nuôi

nhất là các bệnh về đƣờng hô hấp, bệnh về mắt, tổn thƣơng các niêm mạc, gây
ngạt thở, x y thai và ở trƣờng hợp nặng có thể gây tử vong.
Năm 2007, cục chăn nuôi, Bộ NN&PTNT đã đƣa ra con số đáng lo ngại
khi tổng khối lƣợng chất thải chăn nuôi từ gia súc, gia cầm thải ra môi trƣờng
hàng năm khoảng 73 triệu tấn; 90

khối lƣợng chất thải rắn chƣa đƣợc xử lý,

xả ra môi trƣờng. [1]
Năm 2013, theo số liệu của cục chăn nuôi, lƣợng chất thải rắn (phân,
chất độn chuồng,..) hàng năm từ chăn nuôi gia súc, gia cầm khoảng trên 76
triệu tấn và khoảng trên 30 triệu khối chất thải lỏng (nƣớc tiểu, nƣớc rửa
chuồng,…) [14]
1.1.2. Một số nghiên cứu về ô nhiễm chất thải chăn nuôi
Theo Nguyễn Thế Hinh, 2017 [6]; Tống Xuân Chinh, 2017 [2]; Mai
Văn Trịnh, Lƣơng Hữu Thành, Cao Hƣơng Giang, 2017 [10]:

4


Việc phát triển chăn nuôi đã kéo theo sự gia tăng về mức độ ô nhiễm
môi trƣờng ở các vùng nông thôn. Phát triển chăn nuôi với qui mô ngày càng
lớn, mật độ nuôi cao có thể gây ô nhiễm từ bên trong chuồng trại, ô nhiễm từ
hệ thống lƣu trữ chất thải và ô nhiễm từ nguồn nƣớc thải sinh ra trong việc dội
chuồng và tắm rửa gia súc.
Trang trại, gia trại và hàng vạn hộ chăn nuôi nhỏ lẻ đã trở thành tâm
điểm về tình trạng ô nhiễm môi trƣờng.
Sự ô nhiễm đất, không khí và nguồn nƣớc do các chất thải chăn nuôi đã
ảnh hƣởng đáng kể tới hệ sinh thái và sức khoẻ con ngƣời.
Đặc biệt nguy hiểm, ô nhiễm môi trƣờng về vi sinh vật (các mầm bệnh

truyền nhiễm) làm phát sinh các loại dịch bệnh nhƣ dịch tả, lở mồm long
móng, tai xanh, cúm gia cầm H5N1....
Chăn nuôi là một trong những nguồn phát thải lớn nhất khí nhà kính
trên toàn cầu cùng với sử dụng năng lƣợng hóa thạch, sản xuất công nghiệp công nghiệp lạnh. Chăn nuôi sản sinh ra tới 18

tổng số khí nhà kính của thế

giới tính quy đổi theo CO2, trong khi đó ngành giao thông chỉ chiếm 13,5 .
Chăn nuôi sinh ra 65

tổng lƣợng NO, 37

tổng lƣợng CH 4 hay 64

tổng

lƣợng NH3 do họat động của loài ngƣời tạo nên. Nhƣ vậy có thể nói chăn nuôi
đóng góp đáng kể đến việc làm tăng nhiệt độ trái đất gây hậu quả nghiêm
trọng cho sản xuất, sinh hoạt và biến đổi khí hậu toàn cầu.
1.1.3. Quản lí chất thải chăn nuôi
Quản lý chất thải chăn nuôi không chỉ đơn thuần là áp dụng các công
nghệ để xử lý những chất thải sau khi vật nuôi đã thải ra để hạn chế ô nhiễm
môi trƣờng. Một mặt, nó phải bắt đầu từ việc thiết kế kh u phần ăn, đến việc
xem xét (và có thể điều khiển) các quá trình tiêu hoá, hấp thu và trao đổi chất
để cho con vật có thể sử dụng đƣợc tối đa các chất dinh dƣỡng ăn vào và thải
ra môi trƣờng ít chất thải nhất, đặc biệt là những chất thải gây ô nhiễm. Mặt

5

khác, quản lý chất thải chăn nuôi còn bao hàm cả việc sử dụng các chất thải
(kể cả đƣợc xử lý và không xử lý) vào các mục đích có ích nhƣ làm phân bón
cho cây trồng, làm thức ăn nuôi trồng thu sản, làm chất đốt, sản xuất Biogas,
điện v.v… nhằm vừa hạn chế đƣợc việc sử dụng tài nguyên đồng thời hạn chế
đƣợc ô nhiễm môi trƣờng. [5], [6]
Hầu hết những nghiên cứu của các cá nhân, đơn vị trong nhiều năm trở
lại đây đều phản ánh thực trạng quản lí, xử lí chất thải chăn nuôi trong nông hộ
còn nhiều bất cập dẫn đến những hậu quả ảnh hƣởng đến môi trƣờng sinh thái,
hệ sinh vật, đời sống và sức khỏe của ngƣời chăn nuôi, của cộng đồng dân cƣ.
Các nghiên cứu cũng triển khai giải pháp để cải thiện ô nhiễm môi
trƣờng, nâng cao nhận thức và trách nhiệm của ngƣời chăn nuôi, của chính
quyền địa phƣơng và các cơ quan hữu quan về bảo vệ môi trƣờng trong chăn
nuôi, hƣớng tới chăn nuôi bền vững.
Nguyễn Phú Ngọc, Nguyễn Huy Khiết, Nguyễn Ngọc Sơn (2007), [1]
trong kết quả điều tra thực trạng chăn nuôi lợn và vệ sinh môi trƣờng, thú y
các nông hộ thuộc ngoại thành Hà Nội, Hà Tây cho thấy chỉ có 29,7

cơ sở

chăn nuôi tiến hành xử lí chất thải.
Vũ Thị Thanh Hƣơng và cs (2013) [1], trong báo cáo kết quả điều tra
hiện trạng quản lý môi trƣờng trong chăn nuôi tại 6 tỉnh Thái Nguyên, Hà
Nội, Bắc Giang, Bắc Ninh, Hải Dƣơng và Hà Nam cho biết: t lệ chất thải
chăn nuôi đƣợc xử lý ƣớc tính đối với phân gia súc là 52%, nƣớc thải gia
súc 61,1%, phân gia cầm khoảng 23,3%. Một số tồn tại trong quản lý môi
trƣờng chăn nuôi ở các tỉnh điều tra nhƣ: chƣa có các qui chế, biện pháp chế
tài để huy động và bắt buộc ngƣời chăn nuôi thực hiện. Nhận thức của ngƣời
dân về trách nhiệm trong bảo vệ môi trƣờng chăn nuôi còn hạn chế. Việc sử
dụng chế ph m vi sinh để khử mùi hôi, xử lý chất thải chăn nuôi làm phân
bón nông nghiệp chƣa đƣợc chú trọng…

6


1.1.4. Quản lí chất thải chăn nuôi tại tỉnh Tuyên Quang
Thực hiện quy hoạch phát triển chăn nuôi giai đoạn 2012-2020 [11],
tỉnh Tuyên Quang đã xác định vùng chăn nuôi trọng điểm, xa khu dân cƣ để
hạn chế ô nhiễm môi trƣờng. Đã có 1.277 vùng, trong đó có 162 vùng chăn
nuôi trâu, 64 vùng chăn nuôi bò thịt, 397 vùng chăn nuôi lợn thịt, 626 vùng
chăn nuôi gia cầm đƣợc hình thành…
Theo chi cục chăn nuôi và thú y tỉnh, toàn tỉnh có 297 trang trại chăn
nuôi và hàng nghìn hộ chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ... Tuy nhiên, hiện chỉ có
trang trại chăn nuôi bò sữa Tuyên Quang (xã Phú Lâm, Yên Sơn) thuộc công
ty cổ phần sữa Vinamilk, trang trại chăn nuôi bò sữa của Công ty cổ phần Sữa
Tƣơng lai, xã Phúc Ứng (Sơn Dƣơng) và một số trang trại chăn nuôi lợn quy
mô lớn tại huyện Sơn Dƣơng thực hiện báo cáo đánh giá tác động môi trƣờng,
còn lại là có xử lý chất thải nhƣng chủ yếu chỉ xây hầm Biogas, ủ làm phân
bón và một số ít sử dụng chế ph m sinh học khác. Đối với chăn nuôi nông hộ
thì hầu nhƣ không áp dụng bất kỳ biện pháp xử lý chất thải nào mà xả thẳng
ra môi trƣờng và hệ thống các ao, hồ, kênh mƣơng…Các trang trại nuôi hàng
trăm con lợn chƣa nghiêm túc thực hiện xử lí triệt để chất thải chăn nuôi; Các
trang trại chăn nuôi quy mô nhỏ hơn thì việc áp dụng các biện pháp xử lý
chất thải lại càng ít, chất thải chỉ đƣợc gom lại chứ không có cách xử lý
nào. [11]
Để khắc phục vấn đề ô nhiễm môi trƣờng, ngành chăn nuôi của tỉnh
đang rà soát lại quy hoạch phát triển chăn nuôi phù hợp với điều kiện sinh
thái, số lƣợng, chủng loại để không gây quá tải. Ngành cũng thống kê các cơ
sở chăn nuôi có diện tích chuồng trại từ 50 m2 trở lên làm cơ sở đề xuất giải
pháp quản lý môi trƣờng. Qua rà soát, toàn tỉnh có 10.473 hộ chăn nuôi quy
mô lớn. Trong đó, 10.319 hộ có diện tích chuồng từ 50 m2 đến dƣới 1.000 m2;

154 hộ có diện tích trên 1.000 m2. Ngành cũng tham mƣu với UBND tỉnh tiếp

7


tục có chính sách hỗ trợ nông hộ xử lý chất thải chăn nuôi quy mô nhỏ hiệu
quả hơn nhƣ sử dụng biện pháp khí sinh học, kết hợp các công nghệ xử lý
chất thải nhằm tạo điều kiện cho các nông hộ vừa tiếp tục chăn nuôi trong khu
dân cƣ, bảo đảm các chỉ tiêu môi trƣờng ở mức độ chấp nhận đƣợc. Hiện tại
đã có 8.122 hộ có chuồng nuôi xử lý Biogas; 101 hộ sử dụng đệm lót sinh học
và 99 hộ sử dụng men vi sinh trong xử lý chất thải [11]
1.2. Tổng quan về công nghệ Biogas
1.2.1. Nguồn nguyên liệu thô và nguyên lý của quá trình chuyển hóa để sản
xuất Biogas [8]
- Biogas (khí sinh học) là một loại khí đƣợc sinh ra khi chất thải động vật và
các chất hữu cơ (phụ ph m nông nghiệp) bị lên men trong điều kiện kỵ khí.
- Chất thải của động vật (phân, nƣớc tiểu) trong chăn nuôi là nguồn nguyên
liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hóa sinh học để
tạo Biogas.
- Về nguyên tắc, khi một lƣợng sinh khối đƣợc lƣu giữ trong hầm kín vài
ngày sẽ chuyển hóa và sản sinh ra một hợp chất dạng khí – khí sinh học (
Biogas), có khả năng cháy đƣợc với thành phần chính là metan và cacbon
dioxide, trong đó thành phần metan chiếm khoảng trên 50 . Quá trình này
đƣợc gọi là quá trình lên men kỵ khí hoặc quá trình sản xuất khí metan sinh
học. Quá trình này đòi hỏi một số điều kiện tối ƣu nhƣ độ m, nhiệt độ, bóng
tối…trong hầu hết các giai đoạn của quá trình phân hủy, không có sự hiện
diện của oxy từ môi trƣờng không khí, sự tồn tại của vi khu n kỵ khí chiếm
ƣu thế.
- Bí quyết thành công của quá trình vận hành hệ thống Biogas là duy trì
điều kiện nhiệt độ và nguồn cung cấp nguyên liệu đầu vào ổn định. Khi đó,

mật độ vi khu n sẽ đảm bảo đủ để đáp ứng những điều kiện trên.

8


1.2.2. Thành phần, tính chất Biogas [9]
Biogas là một hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa
khoảng 7000C. Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng Biogas khoảng 8700C.
Thành phần Biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lƣợng
hơi nƣớc khoảng 30-160 g/m3; hàm lƣợng H2S 4-6 g/m3.
Hàm lƣợng CH4 sinh ra đối với từng loại chất thải điển hình đƣợc liệt
kê nhƣ sau:
- Chất thải của trâu, bò: 65
- Chất thải của gia cầm: 60
- Chất thải của lợn:

67%

1.2.3. Hầm Biogas (Thiết bị khí sinh học) [14]
 Cấu tạo của thiết bị khí sinh học
Trong thực tế hầu hết các thiết bị khí sinh học đƣợc áp dụng ở những
dạng thiết bị đơn giản, hoạt động theo chế độ nạp nguyên liệu bổ sung thƣờng
xuyên hàng ngày. Các thiết bị này có 5 bộ phận nhƣ sau:
- Bộ phận phân hu : là nơi chứa nguyên liệu đảm bảo những điều kiện
thuận lợi cho quá trình phần hu kỵ khí sinh ra. Đây là bộ phận chủ yếu
của thiết bị.
-

Bộ phận chứa khí: khí sinh ra từ bộ phận phân hu đƣợc thu và chứa ở
đây. Yêu cầu cơ bản của bộ phận chứa khí là phải kín khí.

- Lối vào: Là nơi nạp nguyên liệu bổ sung vào bộ phận phân hu .
- Lối ra: Nguyên liệu sau khi phân hu đƣợc lấy ra qua đây để nhƣờng chổ
cho nguyên liệu mới bổ sung vào.
- Lối lấy khí: khí đƣợc trích từ bộ tích khí tới nơi sử dụng qua lối lấy khí
này.
 Một số kiểu hầm Biogas ở Việt Nam

9


Hiện nay, ở Việt Nam có rất nhiều loại hình Biogas đƣợc sử dụng ở
nhiều địa phƣơng khác nhau. Phổ biến ở Việt Nam có 3 phƣơng pháp đƣợc
ứng dụng là: trải bạt màng chống thấm HDPE ,hầm Biogas bằng gạch, làm
hầm bằng nhựa composite.
Bảng 1.1. Một số kiểu hầm Biogas phổ biến hiện này ở Việt Nam [14]
Hầm Biogas chất liệu bạt

Hầm Biogas chất liệu

Hầm Biogas xây bằng

HDPE, màng chống thấm

nhựa Composite

gạch

HDPE

Dễ bị lún, nứt, dễ bị dò
Độ bền cao, kín tuyệt đối

Độ bền cao và kín

Có tính đàn hồi

tuyệt đối, không bị nứt

Chống tia UV

gẫy, không bị rò khí trong

Không bị ăn mòn bởi axit

điều kiện nóng, lún, nứt,

hay bazơ

không bị axít ăn mòn.

khí ra ngoài không khắc
phục đƣợc.
Dùng một thời gian do
nhiệt độ nóng nên bị axít ăn
mòn bề mặt bê tông bị nhũn
thành bùn, làm cho bể bị dò
khí ra ngoài.

Hiệu suất sinh khí tôt

Hiệu suất sinh khí

Đòi hỏi phải nạp

nhất so với các công nghệ

cao vì nó chịu đƣợc áp

nguyên liệu nhiều và

10


hầm tĩnh khác (vì nhiệt độ

suất lớn và kín tuyệt đối,

của hầm loại này hƣớng đến có khả năng tự động phá
nhiệt độ kỵ khí tối ƣu)
Không bị nghẹt ống thoát,

váng 100

thƣờng xuyên.
Không tự động phá

và chuyển hoá váng đƣợc, lên men kỵ khí

lên men kỵ khí 100

ống vào

không đạt tối ƣu.
Thời gian lên Gas rất lâu.

Tự động phá váng
Lắp đặt nhanh nhất
Không phát sinh chi phí khi
thi công
Duy nhất làm đƣợc hầm
biogas khối lƣợng lớn

Lắp đặt không tốn

Thi công mất nhiều

nhiều thời gian và nhân

thời gian, nhân công phát

công lắp đặt, vận chuyển, sinh nhiều chi phí, khó khăn
lắp đặt 2 - 4giờ là xong, đổ

trong quá trình thi công.

phân ủ trƣớc vào là dùng Không thử đƣợc độ kín của
đƣợc ngay.

bể ngay sau khi lắp đặt.

Hầm bể xây chỉ có áp

Áp lực vừa phải.
Nếu dùng máy phát: Không
cần sử dụng thêm máy thổi
khí
Nếu đun nấu, vị trí bếp
cách xa hầm trên 100m: Cần
thêm máy thổi khí nhỏ.

Áp lực khí Gas cao

lực khí Gas đến 5cm cột

đến 1,6m cột nƣớc và có nƣớc không có khả năng tự
khả năng tự điều áp khí

điều tiết áp lực khi lƣợng

Gas.

Gas trong bể quá nhiều,

Gas quá nhiều bể tự phải xả, phải có thiết bị van
động xả khí thông qua hai
cột điều áp không cần van
an toàn.

bảo vệ.
Không có khả năng tự

động phá váng. Độ an toàn
không cao, nguy hiểm.

Dễ dàng hút bùn bất cứ
khi nào cần mà không phải
mở hầm ra

Không phải lấy phân

Một vài năm bắt buộc

bã ra khỏi bể mà bã tự

phải lấy phân bã và phá

động đ y ra khỏi bể. Vì

váng trên bề mặt của bể ra

thế hàng năm không mất ngoài, một lần dọn bể phải

11


chi phí tiền dọn bể và hút chi phí mất nhiều công lao
bã.
Lắp đặt ở mọi địa hình,
mọi quy mô, diện tích

Có thể lắp đặt mọi

địa hình khác nhau, đặc

chủ đầu tƣ có thể tham gia ở biệt vùng trũng khi đào có
một số khâu để giảm bớt chi nƣớc việc lắp đặt rất đơn
phí
Có thể đào lên di chuyển đi
nơi khác
Chi phí đầu tƣ thấp
(~50.000đ/m3-200.000đ/m3
tùy quy mô), hiệu quả đầu tƣ
rất cao
Hiệu quả xử lý môi
trƣờng cao: Giảm ~80-90%
COD.
Nƣớc thải không còn
mùi hôi
Dễ bảo trì, bảo dƣỡng.
Chi phi phí này rất thấp

động.

Không thể làm đƣợc điều
này.

giản.
Có thể đào lên di chuyển
đi nơi khác một cách dễ
dàng tuỳ theo sử dụng.

Không thể làm đƣợc điều

này.

Chi phí đầu tƣ cao

Chi phí đầu tƣ cao

(~2.000.000đ/m3), hiệu

(~2.000.000đ/m3),hiệu quả

quả đầu tƣ thấp

đầu tƣ rất thấp

Hiệu quả xử lý môi

Hiệu quả xử lý môi

trƣờng không cao

trƣờng không cao

Nƣớc thải còn mùi rất

Nƣớc thải còn mùi rất

hôi
Dễ bảo trì, bảo
dƣỡng. Chi phi phí này rất
thấp

hôi
Rất khó bảo trì, bảo
dƣỡng. Chi phi phí này rất
cao. Thậm chí không thể
bảo trì đƣợc.

1.2.4. Lợi ích của công nghệ Biogas
Nƣớc thải và chất thải trong sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt gia
đình là các hợp chất hữu cơ có phân tử lớn. Trong điều kiện tự nhiên không

12


đƣợc kiểm soát và tập trung thì quá trình này sẽ làm ô nhiễm môi trƣờng từ đó
tác động và ảnh hƣởng trực tiếp đến con ngƣời và các sinh vật khác. Ngƣợc
lại nếu các chất thải đó đƣợc xử lý hợp lý sẽ tạo ra nguồn năng lƣợng tái sinh
hữu ích và các chất dinh dƣỡng dễ hấp thụ hơn cho cây trồng và vật nuôi, làm
nguyên liệu cho chu trình sản xuất khép kín tiếp theo trong hệ kinh tế sinh
thái VAC.
Theo Dƣơng Nguyên Khang, 2008 [5], để tìm một giải pháp hợp lý và
bền vững trong việc xử lý chất thải chăn nuôi cũng nhƣ chất thải sinh hoạt thì
việc ứng dụng công nghệ Biogas là biện pháp tích cực nhất trong giai đoạn
hiện nay, đối với khu vực nông thôn nhằm giải quyết các vấn đề sau:
- Tạo nguồn năng lƣợng tái sinh rẻ và sạch phục vụ đời sống con ngƣời.
Giá trị năng lƣợng của 1 m3 biogas chứa 62

CH4 khoảng 22MJ, tƣơng

ứng với năng lƣợng điện khoảng 6kWh.

- Giữ gìn và bảo vệ môi trƣờng vệ sinh trong sạch trong các khu vực công
đồng nông thôn qua đó góp phần giữ gìn và bảo vệ môi trƣờng, bảo vệ
sức khoẻ toàn xã hội thông qua việc giảm ô nhiễm môi trƣờng sản xuất,
cung cấp sản ph m nông nghiệp sạch.
- Giảm chặt phá rừng ở các khu vực trung du miền núi. Vì sử dụng Biogas
sẽ giảm nhu cầu tiêu thụ gỗ, củi.
- 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 hoá học, qua
đó giảm bớt sự thoái hoá 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 trong việc
cải tạo hố xí gia đình, sử dụng khí sinh học vào việc nội trợ.

13


- Giảm sức lao động của phụ nữ trong công việc nội trợ.
1.3. Ứng dụng công nghệ Biogas ở Việt Nam
1.3.1. Quá trình phát triển công nghệ Biogas ở Việt Nam
Công nghệ Biogas đƣợc phát triển tại Việt Nam từ năm 1960. Giai
đoạn 1975 đến năm 1990, công nghệ này đƣợc xem là một trong những ƣu
tiên hàng đầu trong chƣơng trình nghiên cứu tìm nguồn năng lƣợng mới và
năng lƣợng tái tạo. Rất nhiều nghiên cứu đã đƣợc thực hiện, nhiều đơn vị đã
tham gia nhƣ viện năng lƣợng, đại học Bách khoa Hà Nội, đại học Bách khoa
Tp HCM, đại học Bách khoa Đà Nẵng, đại học Cần Thơ, các Sở KHCN và
Môi trƣờng địa phƣơng. [14]
Từ 1992, trong chƣơng trình dự án của Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn với sự hỗ trợ của các tổ chức FAO, SAREC, SIDA và viện chăn

nuôi Quốc gia, trƣờng Đại học Nông Lâm TpHCM đã phát triển mô hình hầm
ủ Biogas dạng túi. Với ƣu thế chi phí đầu tƣ thấp, kỹ thuật lắp đặt và vận hành
đơn giản, kỹ thuật này đã nhanh chóng đƣợc chấp nhận và nhân rộng bởi hội
làm vƣờn Việt Nam và các tổ chức cá nhân khác.
Bên cạnh đó, chƣơng trình Biogas của Ngành chăn nuôi (dự án liên
kết của chính phủ Việt Nam và Hà Lan) đã hỗ trợ nông dân xây dựng hầm
Biogas trong giai đoạn 1 (2003-2005) tại 12 tỉnh thành của 8 vùng sinh thái;
Trong giai đoạn 2 ( 2008 -2011) chƣơng trình mở rộng ra trên 50 tỉnh thành
trong số 64 tỉnh thành của Việt Nam. Vào thời điểm năm 2012, cả nƣớc có
khoảng 150.000 hầm ủ Biogas, hầu hết thuộc dạng hầm ủ nắp vòm cố định và
dạng túi. [14]
1.3.2. Quá trình phát triển công nghệ Biogas tại Tuyên Quang
 Dự án nghiên cứu, đánh giá Biogas tại Việt Nam
Dự án nghiên cứu, đánh giá Biogas tại Việt Nam đƣợc thực hiện trong
năm 2010 tại 3 tỉnh Tuyên Quang, Thanh Hóa và Phú Yên. Dự án có sự hợp

14


tác của tổ chức ETC, trƣờng Đại học Twente (Hà Lan), góp phần đáp ứng
việc xác định các mô hình phù hợp, các điều kiện cải thiện thực hiện các dự
án phổ biến và nhân rộng mô hình Biogas, hỗ trợ nông dân phát triển chăn
nuôi bền vững, xử lý an toàn chất thải, tạo khí đốt phục vụ sinh hoạt và bảo vệ
môi trƣờng.[ 16]
 Văn phòng dự án khí sinh học tỉnh Tuyên Quang
Văn phòng dự án khí sinh học tỉnh Tuyên Quang trực thuộc sở nông
nghiệp và phát triển nông thôn thực hiện dự án “Chƣơng trình khí sinh học
cho ngành chăn nuôi Việt Nam” từ năm 2010, thực hiện hỗ trợ cho tất cả các
hộ dân có nhu cầu xây dựng hầm Biogas xử lý chất thải trong chăn nuôi trên
phạm vi toàn tỉnh.

Giai đoạn đầu, từ 2010 – 2012, dự án đã hỗ trợ ngƣời dân trên địa bàn
tỉnh Tuyên Quang xây dựng đƣợc hơn 600 hầm Biogas, tập trung chủ yếu tại
3 huyện Hàm Yên, Yên Sơn và Sơn Dƣơng. Đây là những hầm Biogas đƣợc
xây dựng bằng gạch theo mẫu thiết kế KT1 và KT2 của dự án “Chƣơng trình
khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam”. Tổng dung tích mỗi hầm
Biogas từ 6 – 49,2 m3 có trị giá khoảng từ 5 – 35 triệu đồng/1 công trình (tuỳ
theo kích thƣớc hầm). Theo đó các hộ dân chăn nuôi xây dựng hầm Biogas
đƣợc hỗ trợ 1.200.000đ/1 công trình và đƣợc bảo hành 1 năm do tổ thợ xây
của dự án bảo hành, đồng thời còn nhận đƣợc sự trợ giúp về mặt kỹ thuật từ
các kỹ thuật viên của dự án trong quá trình xây dựng công trình. [16]
Tại Tuyên Quang đến hết năm 2017 đã hoàn thành xây dựng khoảng
8100 công trình khí sinh học. [16]
Việc ứng dụng công nghệ khí sinh học trong chăn nuôi đã mang lại lợi
ích kép, giải quyết đƣợc tình trạng ô nhiễm môi trƣờng và cung cấp nguồn
năng lƣợng sạch, đồng thời tiết kiệm chi phí than, củi cho các hộ chăn
nuôi. Dự án khí sinh học đƣợc triển khai đã đem lại những hiệu quả thiết thực

15


cho ngƣời dân, khuyến khích chăn nuôi phát triển, từng bƣớc nâng cao thu
nhập cho ngƣời dân. Từ đó đến nay trên địa bàn tỉnh Tuyên Quang, ngoài các
dự án có hỗ trợ kinh phí, kĩ thuật, ngƣời chăn nuôi còn chủ động kết nối với
nhiều tổ chức, đơn vị, cá nhân để xây dựng hầm Biogas với quy mô và thiết
kế đa dạng, phong phú.

16


CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Khách thể nghiên cứu: Công nghệ khí sinh học (Biogas) tại xã Hùng
Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang
- Đối tƣợng nghiên cứu: Thực trạng áp dụng công nghệ khí sinh học
trong chăn nuôi tại xã Hùng Mỹ, huyện Chiêm Hóa, tỉnh Tuyên Quang
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp điều tra bằng phiếu khảo sát
2.2.2. Phương pháp phỏng vấn, tham khảo ý kiến
- Phỏng vấn trực tiếp ngƣời phụ trách, ngƣời dân trên địa bàn xã về hoạt
động chăn nuôi và việc xây dựng, vận hành hầm ủ Biogas.
2.2.3. Phương pháp quan sát
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Hiện trạng sử dụng hầm ủ Biogas tại xã Hùng Mỹ.
- Phân tích và đánh giá hiệu quả bảo vệ môi trƣờng khi sử dụng hầm
Biogas.

17