Nghiên cứu sử dụng bã thải từ hầm biogas làm phân bón cho cây trồng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
FOG

BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÃ THẢI TỪ HẦM
BIOGAS LÀM PHÂN BÓN CHO CÂY
TRỒNG
Mã số đề tài: T – Mtr 2012 - 63
Thời gian thực hiện: Từ 01/02/2012 đến 01/02/2013
Chủ nhiệm đề tài:

KS. Trịnh Thị Bích Huyền

Đồng chủ nhiệm đề tài:

TS. Đặng Viết Hùng

Cán bộ tham gia đề tài:

KS. Trần Thị Phi Oanh
KS. Lại Duy Phương
KS. Nguyễn Hữu Việt
CN. Hồ Chí Tuấn
KS. Dương Văn Minh

Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 02/2013

DANH SÁCH CÁN BỘ THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
(Ghi rõ học hàm, học vị, đơn vị công tác gồm bộ mơn, Khoa/Trung tâm)

1.

KS. Trịnh Thị Bích Huyền
Đơn vị cơng tác: Khoa Môi Trường
ĐT: 0948442606
Lĩnh vực chuyên môn: Công Nghệ Sinh Học

2.

TS. Đặng Viết Hùng
Đơn vị công tác: Khoa Môi Trường
Lĩnh vực chuyên môn: Công Nghệ Môi Trường

3.

KS. Trần Thị Phi Oanh
Đơn vị công tác: Khoa Môi Trường
Lĩnh vực chuyên môn: Công Nghệ Môi Trường

4.

KS. Lại Duy Phương
Đơn vị công tác: Khoa Mơi Trường
Lĩnh vực chun mơn: Cơng Nghệ Hóa Học

5.

KS. Nguyễn Hữu Việt
Đơn vị công tác: Khoa Môi Trường
Lĩnh vực chun mơn: Cơng Nghệ Hóa Học

6.

CN. Hồ Chí Tuấn
Đơn vị công tác: TT nước SH và VSMTNT
Lĩnh vực chuyên môn: Công Nghệ Sinh Học

7.

KS. Dương Văn Minh
Đơn vị công tác: Trạm Khuyến nông Củ Chi
Lĩnh vực chuyên môn: Nông nghiệp

1


MỤC LỤC
MỤC LỤC.......................................................................................................................2
DANH MỤC BẢNG.......................................................................................................4
DANH MỤC HÌNH........................................................................................................5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................................6
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................................6
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................7
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..........................................................................................9
1.1. NGUồN NGUN LIệU THƠ TRONG Q TRÌNH SảN XUấT BIOGAS ...................9

1.1.1. Đặc tính chung của nguyên liệu ....................................................................9
1.1.2. Nguyên lý của q trình chuyển hố ...........................................................15
1.1.3. Thành phần độ ẩm trong nguyên liệu đầu vào ............................................16
1.1.4. Hàm lượng TS trong nguyên liệu cấp..........................................................17
1.1.5. Hệ số tải trọng hữu cơ .................................................................................17
1.1.6. Thành phần gây độc ....................................................................................18
1.2. TổNG QUAN TÌNH HÌNH ứNG DụNG BIOGAS TRONG NƠNG NGHIệP TRONG VÀ
NGỒI NƯớC ...............................................................................................................18
1.2.1. Tình hình ứng dụng Biogas ở Việt Nam ......................................................18
1.2.2. Tình hình ứng dụng công nghệ Biogas ở các nước trên thế giới ................21
1.3. TổNG QUAN Về HUYệN Củ CHI, TP. Hồ CHÍ MINH .........................................27
1.3.1. Vị trí địa lý ...................................................................................................27
1.3.2. Một số đặc điểm về ngành chăn nuôi nông nghiệp Tp.HCM hiện nay .......27
1.4. TổNG QUAN Về CảI Bẹ XANH ................................................................................28
1.5. TổNG QUAN Về BƯởI NĂM ROI .............................................................................29
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................30
2.1. ĐÁNH GIÁ THÀNH PHầN DINH DƯỡNG CủA BÃ THảI HầM ủ BIOGAS ...............30
2.1.1. Bã thải sau hầm ủ Biogas ............................................................................30
2.1.2. Phương pháp phân tích thành phần bã thải hầm ủ biogas .........................30
2.2. MƠ HÌNH THựC NGHIệM..................................................................................31
2.2.1. Mơ hình cây ăn lá ........................................................................................31
2.2.2. Mơ hình cây ăn quả .....................................................................................32
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ ..............................................................................................35
THU THẬP CÁC SỐ LIỆU, TÀI LIỆU Về HầM ủ BIOGAS VÀ PHÂN BÓN CÂY
TRồNG 35

3.1.

2

3.2.

THÀNH PHầN CHấT DINH DƯỡNG TRONG PHầN ĐặC VÀ PHầN LỏNG CủA BÃ
THảI SAU HầM ủ BIOGAS .............................................................................................37
3.2.1. Phần đặc ......................................................................................................37
3.2.2. Phần lỏng.....................................................................................................38
3.2.3. Thành phần vi sinh vật trong bã thải hầm biogas .......................................40
3.3. KếT QUả BÓN PHÂN CHO CảI Bẹ XANH ............................................................40
3.4. KếT QUả BÓN PHÂN CHO BƯởI NĂM ROI ........................................................42
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................45
2.1.
2.2.

KếT LUậN .........................................................................................................45
KIếN NGHị ........................................................................................................45

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................47
PHỤ LỤC ......................................................................................................................48
PHỤ LỤC 1................................................................................................................48
DANH MỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ................................................................48

3


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1.
Bảng 1. 2.
Bảng 1. 3.
Bảng 1. 4.

Bảng 1. 5.
Bảng 1. 6.
Bảng 1. 7.
Bảng 1. 8.
Bảng 1. 9.
Bảng 1. 10.
Bảng 2.1
Bảng 2.2
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6
Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 3.9

Ước lượng chất thải phát sinh từ động vật.......................................................... 9
Tính chất của chất thải động vật ....................................................................... 10
Lượng chất thải phát sinh và tính chất (tính trên 454 kg thịt sống).................. 12
Khối lượng chất thải từ động vật ...................................................................... 14
Thành phần hoá học của một số loại phân từ động vật..................................... 15
Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại ............................................ 18
Tổng quan chung về số lượng hầm ủ................................................................ 19
Khả năng tạo biogas từ chất thải nông nghiệp tại Trung Quốc ........................ 22
Sự gia tăng số lượng hầm ủ biogas (triệu hầm – Mio) tại Trung Quốc ............ 23
Phân tích Coliform và Ecoli bằng phương pháp MPM .................................... 51
Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích đối với nước thải và bã thải hầm ủ
biogas………………………… ........................................................................ 29

Quy trình chăm sóc 2 lơ thí nghiệm theo ngày …………………………….. .. 30
Quy mô hộ chăn nuôi heo trên địa bàn thành phố……………. ....................... 33
Quy mô hộ chăn ni bị sữa trên địa bàn thành phố………............................ 34
Số hộ có hầm biogas trên địa bàn các quận, huyện………. ............................. 34
Thành phần dinh dưỡng trong phần đặc bã thải sau hầm ủ Bigas…… ............ 35
Thành phần dinh dưỡng trong phần lỏng bã thải sau hầm ủ bigas….. ............. 36
Thành phần vi sinh vật trong bã thải sau hầm ủ bigas...................................... 38
Lượng chất dinh dưỡng bón cho 2 lơ cải bẹ xanh............................................. 38
Lượng chất dinh dưỡng bón lần 1 cho 3 lơ bưởi Năm Roi ............................... 40
Lượng chất dinh dưỡng bón bổ sung cho 3 lô bưởi Năm Roi .......................... 40

4


DANH MỤC HÌNH
Hinh 1. 1.
Hinh 2. 1.
Hinh 2. 2.
Hinh 2. 3.
Hinh 2. 4.
Hinh 2. 5.
Hình 3.1

Mơ hình hầm thu khí nổi...................................................................................... 20
Vị trí xã Tân Phú Trung và xã Trung Lập Thượng............................................... 30
Mơ hình cải bẹ xanh.............................................................................................. 32
Mơ hình trồng bưởi năm roi.................................................................................. 33
Tưới cây giai đoạn ra trái ..................................................................................... 34
Tưới cây giai đoạn nuôi trái.................................................................................. 34
Đồ thị biểu diễn thành phần % các chất dinh dưỡng có trong bã thải hầm biogas

phần đặc………………… ..................................................................................... 37
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn thành phần các chất dinh dưỡng (mg/l) có trong bã thải hầm
biogas phần lỏng…………. ................................................................................... 36
Hình 3.3. Cải bẹ xanh…………. .......................................................................................... 39
Hình 3.4. Bưởi Năm Roi………........................................................................................... 41

5


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
C/N

Tỷ lệ Carbon/Nitrogen

FAO

Food and Agriculture Organization of the United Nations

ISO

International Organization for Standardization

GTZ

Gesellschaft fur Technische Zusammenarbeit

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TKN

Total Nitrogen Kjendahl

TN

Total Nitrogen

TP

Total phosphorus

SAREC
SIDA

Sustainable Agriculture Research and Extension Center
Swedish International Development Cooperation Agency

VietGAP

Vietnamese Good Agricultural Practices

USDA

United States Department of Agriculture

6


MỞ ĐẦU
Hiện nay, việc lạm dụng phân bón hóa học và hoá chất bảo vệ thực vật nhằm
nâng cao năng suất cây trồng đang trở thành vấn đề cần được quan tâm. Sử dụng
quá nhiều phân bón hóa học trong nơng nghiệp sẽ hình thành các muối gây bất lợi
cho rễ cây trồng trong việc hấp thụ nước. Phân bón hóa học khơng chứa chất hữu
cơ, do đó làm giảm lượng chất hữu cơ có trong đất và cũng là ngun nhân gây xói
mịn đất. Trong khi đó, phân bón hóa học hịa tan trong nước, khi xói mịn đất,
phân sẽ theo nước rửa trôi một cách dễ dàng. Bã thải biogas được nhóm tác giả lựa
chọn cho nghiên cứu này bởi vì đó là một loại phân bón hữu cơ được thải loại sau
hầm ủ biogas có thể tận dụng được nguồn phân hữu cơ. Chất hữu cơ là một thành
phần thiết yếu của đất không chỉ cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, mà còn
cải thiện đất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc duy trì cấu trúc và hệ thống thốt
nước, sục khí. Do đó, bổ sung các chất hữu cơ làm cho đất ít bị xói mịn và tăng
cường duy trì dinh dưỡng tạo điều kiện cho tăng trưởng tốt hơn rễ cây trồng, và
kích thích sự hoạt động của vi sinh vật, gián tiếp dẫn đến cải thiện năng suất cây
trồng. Hơn nữa, sinh khối vi sinh vậtvà đất khác nhau hoạt động enzym, bao gồm
cả những người của urease, alkaline phosphatase và β-glucosidase [9], được tăng
lên, ngụ ý rằng một loạt các lợi ích chức năng đất từ sửa đổi dư lượng khí sinh học.
Với hàm lượng chất dinh dưỡng cao, chứa 36-49.9% chất hữu cơ, 10.1-24.6%
humic acid, 5-9% protein thô, 0.8-1.5% nitrogen, 0.4-0.6% tổng phospho và 0.61.2% tổng Kali [4], bã thải biogas được coi là một loại phân hữu cơ, có các đặc
tính như hàm lượng dinh dưỡng cao và là loại phân hữu cơ sạch.
Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá hiệu quả bón cây (các tiêu chí như: tăng trưởng, ngừa bệnh, chất
lượng sản phẩm) khi sử dụng bã thải từ hầm biogas đối với các loại cây ăn trái và
cây rau quả. Từ đó đề xuất quy trình sử dụng bã thải từ hầm biogas làm phân bón
cho cây trồng.
Đối tượng nghiên cứu

Vườn rau cải bẹ xanh và vườn bưởi tại Xã Thái Mỹ, huyện Củ Chi, TP.HCM
được lựa chọn làm vị trí thí điểm để thực hiện đề tài;

7


Thời gian nghiên cứu: 02/2012-02/2013
Nội dung nghiên cứu
Thu thập các số liệu, tài liệu về hầm ủ biogas và phân bón cây trồng.
Đánh giá phân tích thành phần dinh dưỡng của bã thải biogas,
Xây dựng các nghiệm thức ứng dụng cho canh tác cây ăn trái và cây
rau quả,
Đánh giá kết quả thực nghiệm, xây dựng quy trình sử dụng bã thải từ
hầm biogas.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Tận dụng bã thải từ hầm ủ biogas làm phân bón cho cây trồng, tránh gây lãng
phí và ơ nhiễm mơi trường.

8


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Nguồn nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất biogas
1.1.1. Đặc tính chung của ngun liệu
Chất thải của động vật (phân, nước tiểu) trong chăn nuôi nông nghiệp là
nguồn nguyên liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hố sinh
học để tạo Biogas. Khối lượng chất thải phát sinh có sự khác nhau, tuỳ thuộc vào
từng loại gia súc, gia cầm, điều kiện chăn nuôi, đặc điểm chuồng trại và đặc điểm
ngành của từng quốc gia.
Theo số liệu thống kê của ngành nông nghiệp Ấn Độ, Nepal và Việt

Nam, khối lựơng phát sinh và thành phần tính chất của các loại chất thải được ước
tính như sau.
Bảng 1. 1. Ước lượng chất thải phát sinh từ động vật
Khối lượng chất thải phát
sinh (kg/ngày/1 con)

năng thu gom (kg/ngày/1 con)

10 – 15

5–8

(b) Lợn

1.3

0.3

(c) Cừu

0.75

0.25

(d) Gia cầm (gà, vịt)

0.75

0.75

(e) Chất thải của người

0.06

0.06

Loại động vật
(a) Trâu, bị

Khối lượng chất thải có khả

Bảng 1. 1
(Nguồn: B.T. NIJAGUNA, Biogas Technology. New Age International Publisher)

Tỷ lệ C:N trong chất thải của lợn thấp hơn so với trâu, bò, tỷ lệ này dao động
trong khoảng 13 – 15:1. Do tỷ lệ C:N thấp nên để tăng hiệu quả của quá trình sản
xuất biogas, người ta thường bổ sung thêm một số thành phần khác trong nguồn
nguyên liệu đầu vào của hầm ủ. Thành phần hỗn hợp có thể bao gồm:
60% phân lợn, 20% phân người và 20% chất thải từ trồng trọt (lá
cây, cỏ cắt xén…);
- 60% phân lợn, 25% phân bò và 15% chất thải từ trồng trọt;
- 63% phân lợn; 25% phân bò và 12% phân gà.
Chất thải từ gia cầm loại chất thải này có tỷ lệ C:N thấp, khoảng 15:1, do đó
q trình sử dụng cần bổ sung thêm các thành phần chất thải khác.
Thành phần, tính chất của chất thải có sự khác nhau giữa các loại gia súc.
9


Yếu tố này sẽ quyết định khả năng phân huỷ sinh học và năng suất sản sinh biogas.
Các số liệu thống kê và so sánh được trình bày trong các bảng 2.2 và bảng 2.3.

Bảng 1. 2. Tính chất của chất thải động vật
Loại chất thải

Tỷ lệ C/N

% H2O

kgVS/con/ngày

Lít nước
thải/con/ngày

Chất thải của gia

9.3

65

5.9

28.3

Chất thải của bò

16 – 25

78 – 80

4.2

37.3

Chất thải của ngựa

25

75

-

-

Chất thải của lợn

14

82

2.7

28.3

Chất thải của cừu

20

68

-

-

(Nguồn: B.T. NIJAGUNA, Biogas Technology. New Age International Publisher)

Ngoài chất thải của động vật và con người, thực vật cũng là nguồn nguyên
liệu được sử dụng để sản xuất biogas và phân bón sinh học. Ví dụ, một kg chất thải
từ các vụ thu hoạch và bèo tây có thể tạo thành 0.037 m3 và 0.045 m3 biogas. Các
loại nguyên liệu hữu cơ khác nhau sẽ có tính chất hố sinh khác nhau và do đó, khả
năng tạo biogas của chúng cũng có sự khác nhau. Hai hoặc nhiều loại nguyên liệu
có thể được sử dụng kết hợp để đảm bảo các yêu cầu cơ bản cho quá trình phân
huỷ sinh học tạo khí.

10


11


Bảng 1. 3. Lượng chất thải phát sinh và tính chất (tính trên 454 kg thịt sống)
Bị sữa
Thành phần

Đơn vị

Bị cái

Bê cái

Bò lấy thịt
(182-318

> 318 kg
kg)

Lợn

Gia cầm

Lợn
thịt

Lợn
giống

Cừu

Gà đẻ
trứng

Gà giò

Ngựa

Chất thải thô (RW)

kg/ngày

37.2

38.6

40.8

27.2

29.5

22.7

18.1

24

32.2

20.4

Tỷ lệ phân/nước tiểu

-

2.2

1.2

1.8

2.4

1.2

-

1.0

-

-

4.0

Tỷ trọng

kg/m3

1,005

1,005

1,010

1,010

1,010

1,010

-

1,050

1,050

-

Chất rắn tổng cộng
(TS)

kg/ngày

4.7

402

502

3.1

2.7

1.9

4.5

6.1

7.7

4.3

% RW

12.7

10.8

12.8

11.6

9.2

8.6

25

25.2

25.2

20.5

Chất rắn bay hơi
(VS)

kg/ngày

3.8

-

-

2.7

2.2

1.4

3.8

4.3

5.4

3.4

% TS

82.5

-

-

85

80

75

85

70

70

80

BOD5

% TS

16.5

-

-

23

33

30

9

27

-

-

COD

% TS

88.1

-

-

95

95

90

118

90

-

-

TKN

% TS

3.9

3.4

3.5

49

7.5

-

4.5

5.4

6.8

2.9

Hàm lượng lân (P)

% TS

0.7

3.9

-

1.6

2.5

-

0.66

2.1

1.5

0.49

Hàm lựơng kali (K)

% TS

2.6

-

-

3.6

4.9

-

3.2

2.3

2.1

1.8

(Nguồn: B.T. NIJAGUNA, Biogas Technology. New Age International Publisher)

12


13


Đối với Việt Nam – một quốc gia có ngành nơng nghiệp là chính yếu, đặc
điểm về chất thải của gia súc, gia cầm ở các vùng nông thôn, ngoại thành theo số
liệu thông kê của Trung tâm nước sinh hoạt và Vệ sinh môi trường nông thôn (TT
NSH & VSMTNT) – Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Tp.HCM (SNN &
PTNT Tp.HCM) như sau:
Khối lượng chất thải của động vật thay đổi rất lớn tuỳ theo từng điều kiện
chăn nuôi và chuồng trại. Lượng phân động vật sản xuất mỗi năm ước tính theo
bảng 1.4.
Bảng 1. 4. Khối lượng chất thải từ động vật
Động vật

Tấn/năm (tính trên

Hàm lượng Nitơ (kg/năm/454 kg thịt sống)

454 kg thịt sống)

Trong nước tiểu

Trong phân

Tổng

Ngựa

20.0

5.4

8,8

14.2

Bò

30.0

4.8

4.9

9.7

Lợn

33.7

4.0

3.6

7.6

Cừu

13.9

9.9

10.7

20.6

Gà, vịt

9.5

-

20.0

20.0

(Nguồn: Trung tâm Nước Sinh hoạt và VSMTNT, Tài liệu huấn luyện Kỹ thuật Xây

dựng, vận hành, bảo dưỡng hầm Biogas Thái Lan – Đức, 2008)

Thành phần chất thải bao gồm phần rắn (phân), phần lỏng (nước tiểu của
động vật, nước dội rửa chuồng) và vật liệu lót chuồng, rác, rau, cỏ… Đặc tính và
tỷ lệ tương ứng của các thành phần này thay đổi nhiều hay ít tuỳ thuộc vào loại
động vật, thức ăn, hình thức chuồng trại… Rơm và cây cỏ thường được sử dụng
để lót chuồng, chứa một lượng lớn cacbon, đặc biệt là dạng xenlulo, một lượng
nhỏ nitơ và khoáng chất. Thành phần protein trong phân cung cấp môi trường đủ
chất dinh dưỡng để các vi sinh vật phát triển.

14


Bảng 1. 5. Thành phần hoá học của một số loại phân từ động vật
Thành phần phân rắn
Động vật

Lượng nước %

Nitơ %

P2O5 %

K2O %

Trâu, Bò

80

1.67

1.11

0.056

Ngựa

75

2.29

1.25

1.38

Lợn

82

3.75

3.13

2.20

Gà

56

6.27

5.92

3.27

Chim bồ câu

52

5.68

5.74

3.23

(Nguồn: Trung tâm Nước Sinh hoạt và VSMTNT, Tài liệu huấn luyện Kỹ thuật Xây
dựng, vận hành, bảo dưỡng hầm Biogas Thái Lan – Đức, 2008)

Kết quả trên chỉ ra rằng. phân chuồng ở dạng tươi chứa khoảng 70 – 80%
lượng nước; 0.3 – 1.9% nitơ; 0.1 – 0.6% phôt pho (P2O5) và 0.3 – 1.2% Kali (K2O).
Vì thế, cứ một tấn phân tươi, trung bình sẽ có khoảng 180 – 270 kg chất khô; 3.5
– 5 kg nitơ; 2 – 3 kg P2O5 và 4 – 5 kg K2O.
1.1.2. Nguyên lý của quá trình chuyển hố
Về ngun tắc, khi một lượng sinh khối được lưu 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 được với thành phần chính là metan (CH4) và cacbon dioxide (CO2),
trong đó thành phần CH4 chiếm khoảng 50%. Quá trình này được gọi là là q trình
lên men kỵ khí hoặc q trình sản xuất khí metan sinh học.
Một hệ thống biogas bao gồm hầm biogas, thiết bị thu khí được lắp đặt trực
tiếp trên nắp hầm, hệ thống ngăn và đường ống cấp nguyên liệu đầu vào (chất thải

thô + nước). Bộ phận đầu ra bao gồm bể chứa và đường ống dẫn chất thải (bùn
sau khi lên men) để sử dụng làm phân bón sinh học.
Trong q trình lên men, phần sinh khối phân rã và chất thải động vật sẽ được
các vi sinh vật kỵ khí, nấm và vi khuẩn chuyển hóa thành các hợp chất dinh dưỡng
cơ bản có ích cho thực vật và đất mùn. Q trình này đòi hỏi một số điều kiện tối
ưu như độ ẩm, nhiệt độ, bóng tối…Trong hầu hết các giai đoạn của q trình phân
huỷ, khơng có sự hiện diện của oxy từ mơi trường khơng khí, sự tồn tại của vi
khuẩn kị khí chiếm ưu thế, chuyển hóa các hợp chất dạng hydrocacbon. Các thành
phần dinh dưỡng như hợp chất chứa nitơ dạng hoà tan sẽ vẫn tồn tại trong dung
dịch sau phân huỷ và là nguồn phân bón giàu dinh dưỡng cho đất mùn.
Q trình phân huỷ kỵ khí diễn ra qua 3 giai đoạn chính:
- Giai đoạn thuỷ phân
15


- Giai đoạn hình thành axit
- Giai đoạn lên men metan
Các giai đoạn này được thực hiện bởi 2 loại vi khuẩn – vi khuẩn axít
hố và vi khuẩn metan hố. Chu trình chuyển hố chất thải hữu cơ thành biogas
qua các phản ứng phức tạp, về cơ bản có thể chia thành 2 pha chính:
Pha I – pha axít: bao gồm giai đoạn thuỷ phân và giai đoạn tạo axít
liên kết với nhau, trong đó các chất thải hữu cơ sẽ chuyển hoá phần lớn thành
acetate
Pha II – pha metan: là giai đoạn 3 ở trên, trong đó khí CH4 và CO2 được
tạo thành.
Hai bước đầu tiên của quá trình là nhân tố chính, qua đó, liên kết của các hợp
chất hữu cơ mạch dài bị bẽ gãy, hình thành axit. Khí CH4 được sinh ra do hoạt
động của vi khuẩn kỵ khí, chủ yếu tại bước thứ 3. Ba bước chính của q trình như
sau
Protein, cacbonhydrate, chất béo Æ Axit acetic, axit HC yếu, rượu

Axit acetic, axit HC yếu, Ỉ Axit acetic
Axit acetic Ỉ Biogas, CH4, CO2, + bã thải
1.1.3. Thành phần độ ẩm trong nguyên liệu đầu vào
Nước là nhu cầu tất yếu cho sự sống và hoạt động của vi sinh vật. Hơn nữa,
nước là môi trường cần thiết cho sự di chuyển của vi khuẩn, hoạt động của các
enzym ngoại bào và thuỷ hoá các polyme sinh học, tạo điều kiện cho quá trình
phân huỷ.
Tuy nhiên, việc duy trì quá nhiều nước trong hầm phân huỷ sẽ làm tăng thể
tích hầm và trở nên cồng kềnh. Do đó, độ ẩm trong hầm phải được duy trì ở mức
tối ưu. Ở Ấn Độ, đối với hầm biogas sử dụng phân bò, hàm lượng chất rắn tối ưu
khoảng 9% (TS = 9%). Hàm lượng độ ẩm đối với các loại cơ chất khác nhau sẽ có
sự khác nhau, tuỳ thuộc vào tính chất hố học và khả năng phân huỷ sinh học
của chúng. Theo các nghiên cứu cho thấy, hiệu suất của quá trình phân huỷ sẽ
giảm khi hàm lượng TS tăng. Do đó, điều quan trọng là phải xác định hàm lượng
TS tối ưu cho hỗn hợp nguyên liệu đầu vào theo từng loại nguyên liệu và từng
kiểu hầm ủ khác nhau. Ví dụ như trường hợp ngun liệu đầu vào là phân bị, có
hàm lựơng TS 18%, do đó, phải hồ trộn với nước theo tỷ lệ 1:1 (về khối lượng) để
đảm bảo hỗn hợp thu được có nồng độ TS 9%. Hỗn hợp phân bò dạng bùn nhão
này sẽ dễ thao tác và tự chảy dễ dàng vào hầm phân huỷ.
Đối với các dạng hầm ủ mà nguồn nguyên liệu đầu vào là chất thải rắn
như giấy loại, bã mía, sinh khối… với tỷ trọng tương đối thấp thì lực đẩy nổi từ
các bọt khí bám chặt vào sẽ làm cho nguyên liệu nổi lên trên mặt hầm ủ, khi đó,
16


q trình phân huỷ sẽ khơng diễn ra được. Chính vì vậy, q trình phân huỷ địi hỏi
phải có sự hiện diện của pha lỏng. Trong trường hợp nguyên liệu là sinh khối thải,
nghiên cứu cho thấy, sinh khối bùn tươi sẽ phân huỷ dễ dàng hơn so với bùn khô.
Khi t h à n h phần độ ẩm quá cao, điều đó có nghĩa là nhiệt độ chất thải thấp,
kết quả là sản lượng biogas sinh ra sẽ giảm. Nếu thành phần độ ẩm quá thấp, các

axit hoạt tính sẽ tích luỹ và gây trở ngại cho q trình lên men. Đối với hầu hết các
hệ thống hầm ủ biogas, tỷ lệ nguyên liệu thô đầu vào:nước lý tưởng phải đạt mức
1:1. Hàm lượng TS tối ưu khoảng 7-9%.
1.1.4. Hàm lượng TS trong nguyên liệu cấp
Sản lượng k h í biogas sinh ra là phụ thuộc vào hàm lượng chất rắn trong
nguyên liệu đầu vào và khả năng phân huỷ sinh học của chúng trong hầm phân
huỷ. Hàm lượng TS càng cao, hầm phân huỷ sẽ có thể tích càng nhỏ và chi phí đầu
tư hệ thống sẽ càng thấp.
Theo báo c á o của ESCAP (Economic and Social Commission for Asia and
the Pacific), hầm biogas tại Ấn Độ, nồng độ chất rắn tối ưu trong hầm đạt
khoảng 7 – 9%. Tuy nhiên, hệ thống được thiết kế với thể tích đủ để lưu chứa một
lượng nước ít nhất có thể. Ví dụ, điểm thuận lợi của phân lợn (TS = 10 – 13%) là
có thể cấp trực tiếp vào hầm phân huỷ mà khơng cần pha lỗng với nước. Nếu
phân đã được lưu trữ trong vài ngày, quá trình cấp liệu vào hầm phân huỷ phải bổ
sung thêm nước. Đối với các dạng hầm phân huỷ dạng khô, từng mẻ, q trình vận
hành có thể sử dụng ngun liệu có hàm lượng chất rắn lên đến 60%.
1.1.5. Hệ số tải trọng hữu cơ
Đây l à hệ số biểu thị lượng sinh khối cấp vào hầm phân huỷ, còn được gọi là
hệ số tải trọng thể tích hữu cơ, được tính bằng đơn vị gVS/lít dung tích hầm phân
huỷ.ngày (gVS/l/ngày). Hệ số tải trọng này có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi
hàm lượng chất rắn trong nguyên liệu đầu vào và lưu lượng cấp vào hầm. Trong
thực tế, hàm lượng TS được giữ ổn định và do đó thông số lưu lượng sẽ được thay
đổi.
Tuy nhiên, một số nghiên cứu về vai trò của nước trong hầm lên men kỵ
khí cho thấy, xét một cách tương đối, thành phần chất hữu cơ khơ khi lên men cũng
có thể chuyển hoá thành metan hiệu quả. Nghiên cứu cũng cho thấy, tốc độ và
hiệu suất của quá trình lên men kỵ khí khơng bị ảnh hưởng bởi thành phần độ ẩm
khi hàm lượng độ ẩm thấp hơn 68% tổng khối lượng (khi hàm lượng độ ẩm giảm
xuống 60 – 68% tổng khối lượng sẽ gây ra hiện tượng tích tụ các axit bay hơi và
ức chế khả năng tạo khí biogas). Quá trình lên men khi hàm lượng nước thấp hơn

68% được gọi là lên men khô.

17


1.1.6. Thành phần gây độc
Nồng độ cao của amonia, chất kháng sinh, thuốc trừ sâu, bột giặt và kim loại
nặng (Cr, Cu, Ni, Zn…) là các yếu tố gây độc đối với VSV, ảnh hưởng đến khả
năng sinh khí biogas. Tỷ lệ C/N thấp trong hỗn hợp đầu vào sẽ làm tăng hàm lượng
amonia. Chất kháng sinh sử dụng trong thức ăn của động vật hoặc khi tiêm phòng
cho động vật có thể gây ra các tác động tiêu cực đến khả năng sinh biogas. Nồng
độ tối đa cho phép của một số chất độc hại được trình bày trong bảng 1.6.
Bảng 1. 6. Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại
Thành phần (mg/lít)
Sunfate (SO42-)

5,000

Natri Chlorua (NaCl)

40,000

Đồng (Cu)

100

Crom (Cr)

200

Niken (Ni)

500

Cianua (CN)

>25

ABS (hợp chất bề mặt)

40 ppm

Amonia (N)

3,000

Natri (Na)

5,500

(Nguồn: B.T. NIJAGUNA, Biogas Technology. New Age International Publisher)

1.2. Tổng quan tình hình ứng dụng biogas trong nơng nghiệp trong và ngồi
nước
1.2.1. Tình hình ứng dụng Biogas ở Việt Nam
1.2.1.1. Lịch sử quá trình hình thành và phát triển công nghệ biogas
Kỹ thuật biogas được phát triển tại Việt Nam từ năm 1960. Sau ngày thống
nhất đất nước (1975) cho đến năm 1990, kỹ thuật này được xem là một trong
những ưu tiên hàng đầu của đất nước trong chương trình nghiên cứu tìm nguồn
năng lượng mới và năng lựơng tái tạo. Trong khn khổ chương trình, rất nhiều

nghiên cứu đã được thực hiện, tập trung vào lĩnh vực cơng nghệ biogas. Các đơn vị
tham gia vào chương trình phát triển biogas bao gồm Viện Năng lượng, Đại học
Bách khoa Hà Nội, Đại học Bách Khoa Tp.HCM, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng,
Đại học Cần Thơ, các Sở Khoa học, Công nghệ và Môi trường địa phương. Từ
năm 1991, mặc dù chương trình này khơng cịn tồn tại, nhưng các hoạt động
nghiên cứu về biogas vẫn được tiếp tục phát triển.
18


Từ năm 1992, trong chương trình dự án của Bộ Nông nghiệp và Phát triển
Nông thôn với sự hỗ trợ của các tổ chức như FAO, SAREC, SIDA và Viện Chăn
nuôi nông nghiệp Quốc gia, trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM đã phát triển mơ
hình hầm ủ biogas dạng túi. Với ưu thế về chi phí đầu tư thấp, kỹ thuật lắp đặt
và vận hành đơn giản, kỹthuật này đã nhanh chóng được chấp nhận và nhân rộng
bởi Hội Làm vườn Việt Nam và các tổ chức cá nhân khác.
Thời gian g ầ n đây, trong Chương trình Quốc gia về cấp nước và vệ sinh môi
trường nông thôn, Trung tâm hỗ trợ Phát triển Nông thôn đã phát triển mơ hình
hầm ủ nắp vịm, cố định với nắp hầm dạng hình bán cầu, cấu tạo từ vật liệu
composit và xi măng lưới thép (mơ hình hầm ủ Biogas Thái Lan – Đức)
Bên cạnh đó, Chương trình Biogas của Ngành Chăn ni Nơng nghiệp - dự án
liên kết của Chính phủ Việt Nam và Hà Lan đã hỗ trợ nông dân xây dựng 18,000
hầm biogas trong giai đoạn 1 (2003 – 2005) tại 12 tỉnh thành của 8 vùng sinh thái;
27,000 hầm vào cuối năm 2006 và đến cuối năm 2007, hơn 16,000 hầm sẽ được
xây dựng. Trong giai đoạn 2 (2008 – 2011), chương trình BP dự kiến sẽ mở rộng
ra trên hơn 50 tỉnh, thành trong tổng số 64 tỉnh thành của Việt Nam với số lượng
khoảng 14,000 hầm ủ. Hiện nay, trên cả nước có khoảng 150,000 hầm ủ biogas,
hầu hết thuộc dạng hầm ủ nắp vòm cố định và dạng túi.
Bảng 1. 7. Tổng quan chung về số lượng hầm ủ
Đơn vị

Giai đoạn 1

Năm 2006

Năm 2007

Kích thước hầm ủ

(m3)

9.78

9.72

11.03

Hầm ủ kết hợp nhà
vệ sinh

(%)

57.03

89.50

86.50

Hộ gia đình sử dụng
bã thải sau biogas

(%)

41.00

60.00

61.72

Thông số

(Nguồn: Le Thi Xuan Thu, Biogas Engineer/Extension in charge – Biogas Project
Division – The Biogas Program for the Animal Husbandry Sector of Viet Nam)

19


-

1.2.1.2. Một số kiểu hầm Biogas ở Việt Nam
Biogas có nắp dạng nổi(Floating gas holder unit)

Hinh 1. 1.

Mơ hình hầm thu khí nổi

Kiểu hầm ủ này hiện nay cịn áp dụng ở một số tỉnh (Đồng Nai, Tiền
Giang...). Đặc tính kỹ thuật của kiểu hầm dạng này là nắp hầm chứa khí bằng thép,
úp vào một khe chứa nước quanh cổ bể phân huỷ, hầm có dạng bê tơng cốt thép có
thể áp dụng, nhân rộng cho các nhà máy biogas kích thước lớn; chi phí đầu tư ban
đầu lớn, tuổi thọ cơng trình ngắn.

Biogas có bộ phận chứa khí tách riêng
• Túi nilong có túi chứa khí tách riêng
Đây là mơ hình mà Đại học Nơng Lâm Tp.Hồ Chí Minh đang nghiên cứu phát
triển. Tuy nhiên nhiều tổ chức hiện nay cũng ngừng nghiên cứu mơ hình này do
gặp nhiều bất lợi.
-

• Bể tự hoại có túi chứa khí tách riêng
Mơ hình này càng làm tăng thêm nhược điểm do bể hình hộp. Kiểu hẩm
này do trung tâm Nghiên cứu và Phát triển cộng đồng nông thôn thuộc VACVINA
phát triển.
- Hầm ủ Biogas dạng nắp cố định
• Loại hình hộp: Kiểu RDAC (mới)
Trung tâm tư vấn hỗ trợ phát triển nơng thơn (RDAC) đã thay đổi bể
phân huỷ hình trụ thành hình hộp, nắp bán cầu composite, lối ra được mở rộng.
Loại này tuy dễ xây dựng, vịm kín khí, nhưng giá thành cao, các thơng số kỹ thuật
chưa hợp lý, nhiều nhược điểm.
• Loại hình trụ: có 2 kiểu
Kiểu của Đồng Nai: Thiết kế nặng nề, tốn kém, tính tốn các thơng số kĩ
thuật chưa hợp lý. Bể phân huỷ hình trụ được xây gạch có khe nước, nắp chứa khí
bằng bê tơng cốt thép (để tránh kết cấu vòm bằng gạch) bị gắn cố định vào bể phân
huỷ, lối ra được mở rộng làm cửa thăm.
20


Kiểu RDAC (cũ) Bể phân huỷ hình trụ, xây gạch, vịm chứa khí bằng
composite hoặc xi măng lưới thép. Kiểu này do RDAC thiết kế, xây dựng theo cách
thông thường, vịm chứa khí bảo đảm kín khí, hạn chế váng. Loại này có nhiều
nhược điểm: giá thành cao, khơng có cửa thăm, áp suất cực đại quá lớn dễ gây nứt
vỡ bể, nguyên liệu phân huỷ không đạt tiêu chuẩn vệ sinh do lối ra bố trí sát đáy.

• Loại hình cầu: có 2 kiểu
Kiểu hầm ủ Thái Lan – Đức (Thailand Germany Biogas Program) trong
khuôn khổ một dự án hợp tác Đức - Thái Lan. Kiểu này có một vành chống rạn
nứt nằm ở thân vòm. Kiểu này phù hợp với nơi nước ngầm cao nhưng giá thành
cao, xây dựng phức tạp.
Kiểu Viện Năng lượng: Đây là kiểu duy nhất được hội đồng giám định cấp
nhà nước chấp nhận và được cải tiến, hoàn thiện liên tục trong 10 năm ứng dụng.
Đến nay, tác giả đã cải tiến thành KT.1 và KT.2 và được chọn đưa vào thiết kế mẫu
của Tiêu chuẩn ngành về cơng trình khí sinh học nhỏ (Bộ Nông nghiệp & PTNT
ban hành năm 2002). Kiểu này có ưu điểm giá thành hạ, nguyên vật liệu và nhân
công tại chỗ, không cần công xưởng, phù hợp với mọi điều kiện khí hậu và nguyên
liệu nạp, tuổi thọ cơng trình cao.
1.2.2. Tình hình ứng dụng cơng nghệ Biogas ở các nước trên thế giới
Tại các quốc gia cơng nghiệp hố phát triển, năng lượng sinh khối chiếm
khoảng 3% tổng giá trị năng lượng sơ cấp. Trong một số trường hợp đặc biệt, phần
năng lượng này có thể chiếm khoảng 38%. Tại các quốc gia kém phát triển, giá trị
năng lượng này thậm chí chiếm khoảng 90% tổng giá trị năng lượng.
Tại Mỹ, năng lượng sinh khối chiếm tỷ lệ 4%, tại Phần Lan, tỷ lệ này là
2%, tại Thuỵ Điển là 15% và tại Úc là 13 – 15%. Ngược lại, tại Nepal – một quốc
gia phát triển, có khoảng 14,500 hầm ủ biogas với số lượng gia súc khoảng 20 triệu
con, trong đó bị khoảng 9 triệu con, các loại gia súc có ích khác khoảng 7 triệu
con. Chính vì lý do đó, Nepal được xem là quốc gia có số lượng hầm ủ biogas
nhiều nhất (tính trên đầu người). Số lượng hầm ủ dự kiến sẽ gia tăng thêm 83,500
hầm với sự hỗ trợ tài chính từ ngân hàng thế giới. Tại Việt Nam, tính đến năm
2005, đã có khoảng 18,000 hầm biogas được xây dựng và dự kiến, đến năm 2010,
sẽ có thêm khoảng 150,000 hầm. Tại Ấn Độ và Trung Quốc, các dự án xây dựng
hầm biogas được sự hỗ trợ tài chính từ doanh thu của CERs (Giấy chứng nhận
giảm thiểu phát thải khí nhà kính) vì việc giảm thiểu CH4 sẽ tiết kiệm lượng
Carbon phát thải và có thể trao đổi thương mại thông qua tài khoản Carbon.
Vào n h ữ n g năm 10 – trước Công nguyên, hầm biogas lần đầu tiên được sử

dụng ở Assyria cho mục đích gia nhiệt. Các năm sau đó, việc ứng dụng khơng được
phát triển và những dữ liệu thống kê trong thời gian này hầu như rất hiếm. Đến
21


đầu năm 1859, một bệnh viện dành cho các bệnh nhân bị phong ở Mumbai, Ấn
Độ đã khánh thành một trạm xử lý nước thải, thu hồi khí biogas, phục vụ cho nhu
cầu thắp sáng và đảm bảo cung cấp năng lượng trong các trường hợp khẩn cấp.
Vào cuối thế kỷ 19, hầm ủ biogas đầu tiên được xây dựng tạo mìền Nam Trung
Quốc. Tại đây, năm 1920, Guorui đã phát triển mơ hình hầm phân huỷ có dung
tích 8 m3 và thành lập Cơng ty Bóng đèn sử dụng năng lượng biogas SanZou
Guorui. Đến năm 1932, Guorui đến Shanghai và thành lập Công ty Biogas
Guorui China với nhiều chi nhánh tại miền Nam Trung Quốc. Vào thời điểm đó,
tại vùng Wuchang, các hầm ủ biogas cũng bắt đầu được xây dựng nhằm giải quyết
vấn đề thải bỏ chất thải lỏng từ chăn nuôi và cải thiện điều kiện vệ sinh khu vực.
Tại Ấn Độ, vào năm 1956 Jashu Bhai J Patel đã phát triển mơ hình hầm sinh
học dạng nổi có nắp h ì n h cơn và đến năm 1962, mơ hình xây dựng này được tổ
chức KVIC (Khadi and Village Industries Commission) của Ấn Độ công nhận và
nhân rộng ra toàn thế giới. Đến những năm 80, mơ hình này được thay thế bởi
kiểu hầm ủ dạng mái vòm của Trung Quốc.
1.2.2.1. Lịch sử và hiện trạng ứng dụng công nghệ Biogas tại Trung Quốc
Tại T r u n g Quốc, hiện nay việc sử dụng năng lượng biogas khoảng 11,500
TWh/năm và dự kiến, mức sử dụng này sẽ tăng gấp đôi trong 20 năm tới, đặc
biệt là ở các vùng nông thôn, nơi tập trung khoảng 70% dân số với mức sử
dụng loại năng lượng này khoảng 40%. Tình hình sử dụng năng lượng biogas
được trình bày trong hình 2.6.
Năm 2001, nước thải từ các ngành công nghiệp khác nhau như sản xuất cồn,
rượu, sản xuất đường, thực phẩm, dược phẩm, giấy đã được xử lý bằng cơng nghệ
biogas. 600 nhà máy biogas với thể tích hầm phân hủy 1.5 m3 đã được đưa vào
vận hành, với tổng công suất 150 triệu m3 chất thải, sản lựơng khí biogas sinh ra

khoảng 1 tỷ m3.
Trong tương lai, sản lượng biogas ước tính sẽ cao hơn nhiều. Một số dự án đã
đưa ra kế hoạch với tổng năng suất thu hồi biogas hàng năm khoảng 145 tỷ m3,
cung cấp khoảng 950 TWh. Một số dự án khác (bảng 2.18) chứng minh cho
thấy, chỉ riêng phần chất thải từ nông nghiệp, sản lượng biogas sinh ra khoảng 250
TWh.
Bảng 1. 8. Khả năng tạo biogas từ chất thải nông nghiệp tại Trung Quốc

Nguyên liệu
Phân bài tiết
Chất thải từ chăn nuôi nông nghiệp

Công suất điện quy đổi TWh
20
200
22


Chất thải từ trồng trọt

30

Tổng cộng

250
(Nguồn: Dieter Deublein and Angelika Steinhauser, Biogas from Waste and
RenewableResources, WILEY - VCH)

Bảng 1. 9. Sự gia tăng số lượng hầm ủ biogas (triệu hầm – Mio) tại Trung Quốc
(Nguồn: Dieter Deublein and Angelika Steinhauser, Biogas from Waste and

Renewable Resources, WILEY - VCH)

- Giai đoạn 1970 – 1983
Trong những năm 1970, các hầm ủ biogas quy mô nhỏ, thủ công được bắt đầu
xây dựng phổ biến tại Trung Quốc, do cá nhân các hộ gia đình ở các vùng nơng
thơn đầu tư xây dựng với chi phí tương đối thấp. Cơng đoạn xây dựng chỉ khoảng
17 ngày và người dân sẽ đầu tư với kinh phí ước tính khoảng 5% thu nhập hàng
năm của họ. Nguồn vốn đầu tư này sẽ được thu hồi trong vòng vài năm qua lợi
tức thu hồi được từ lượng nhiên liệu tiết kiệm được và các nguồn thu nhập khác
như phần lợi tức từ phần phân bón sau hầm biogas.
Với sự hỗ trợ, xúc tiến của Chính phủ Trung Quốc, trong giai đoạn này, ước
tính có khoảng 6 triệu hầm biogas được xây dựng, cung cấp năng lượng, góp phần
bảo vệ môi trường và cải thiện điều kiện vệ sinh nơng thơn. Mơ hình hầm ủ mái
vịm Trung Quốc đã trở thành một mơ hình xây dựng mẫu cho các nước đang phát
triển. Hầm ủ có cấu tạo từ bê tông, với nguyên liệu gồm phân, chất thải từ lợn…
Lượng khí sinh ra từ q trình lên men, phân huỷ được tập trung vào vùng khơng
gian chứa phía trên của hầm ủ (trên lớp nguyên liệu). Khi có nhu cầu sử dụng, áp
suất cao sẽ được tác động để dẫn khí từ hầm ủ qua ống dẫn vào bếp. Theo số liệu
thống kê, trong thời gian này, toàn Trung Quốc có khoảng 7 triệu hộ dân sử dụng
23


mơ hình này, chiếm tỷ lệ khoảng 6% dân số (năm 1978).
Sơ đồ hệ thống tích hợp hầm ủ biogas trong sản xuất nông nghiệp (hợp tác xã
nông nghiệp) được trình bày trong hình 2.9.
Trong hợp tác xã này, có khoảng 90 hộ gia đình. Tất cả các chất thải từ quá
trình sản xuất sẽ được tập trung về hầm biogas trung tâm có thể tích 200 m3.
Biogas sinh ra được sử dụng trong nấu ăn, thắp sáng và chạy máy phát điện. Quá
trình lên men phân huỷ sẽ loại bỏ được các mầm bệnh vi sinh trong phân, tái sử
dụng chất thải này làm phân bón.

Tuy nhiên, quy trình này khơng được áp dụng lâu do khơng có động lực
nào thúc đẩy và đến cuối giai đoạn này (khoảng 1983), hầu hết các hầm ủ biogas
đều bị phá bỏ.
- Giai đoạn 1984 – 1991
Trong suốt giai đoạn này, một số hầm ủ biogas mới được xây dựng và cũng
một số lượng tương ứng các hầm cũ bị phá bỏ. Tuy nhiên, công nghệ biogas đã đạt
được nhiều bước tiến quan trọng kể từ lúc các trường đại học bắt đầu quan tâm đến
việc khai thác nguồn năng lượng này.
- Giai đoạn 1992 – 1998
Kế thừa những thành quả đạt được từ giai đoạn trước, trong giai đoạn này,
bắt đầu từ năm 1992, nhiều hầm ủ biogas đã được xây dựng trở lại. Giai đoạn này
được đánh dấu bằng 3 loại mơ hình hầm ủ gắn liền với các chiến dịch sau:
• Chiến dịch “Một hầm ủ và 3 cơng trình tái thiết lập”
Đây là slogan nhằm khuyến khích người dân xây dựng hầm ủ biogas và
xây dựng lại 3 cơng trình trong căn hộ: chuồng gia súc, nhà vệ sinh và nhà bếp.
Chuồng gia súc và nhà vệ sinh được xây dựng lại để nước thải bẩn được thoát
trực tiếp vào hầm ủ biogas có thể tích 8 – 10 m3. Nhà bếp được tái thiết lập với
bếp nấu ăn sử dụng nhiên liệu từ biogas thông qua hệ thống đường ống đấu nối trực
tiếp từ hầm ủ.
• Chiến dịch “4 trong 1”
Chiến dịch này được phổ bíên rộng rãi đặc biệt tại miền Bắc Trung Quốc và
dựa trên cơ sở mơ hình phát triển tại thành phố Pulandian, thuộc tỉnh Liaoning. Mơ
hình này có đặc điểm khác biệt là có xét đến yếu tố khí hậu thời tiết của miền
Bắc Trung Quốc – nơi có sự khác biệt lớn về nhiệt độ giữa mùa hè và mùa đông.
Nhiệt độ giảm đáng kể và thời tiết lạnh vào mùa đơng nên các hầm ủ biogas chĩ có
thể vận hành trong 5 tháng/năm.
Do đó, để vận hành hệ thống này trong suốt 1 năm, 4 cơng trình sau đây
phải được xây dựng đồng thời: hầm phân huỷ với thể tích khoảng 8 m3, nhà kính
với diện tích khơng gian khoảng 300 – 600 m2, chuồng gia súc với diện tích không
24