Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm ủ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại xãnhật tân huyện kim bảng tỉnh hà nam

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG
========&&&=======

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HẨM Ủ BIOGAS TRONG XỬ LÝ
CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH
TẠI XÃ NHẬT TÂN, HUN KIM BẢNG, TỈNH HÀ NAM.

Ngành

: Khoa học môi trƣờng

Mã ngành

: 7440301

Giảng viên hƣớng dẫn

: PGS.TS. Trần Quang Bảo

Sinh viên thực hiện

: Vũ Thị Nguyệt

Mã sinh viên

: 1553060426

Lớp

: 60A-KHMT

Khóa học

: 2015 - 2019

Hà Nội, 2019
i


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu, em đã hồn thành khóa luận
tốt nghiệp theo kế hoạch của khoa Quản lý Tài nguyên rừng và Môi Trƣờng –
trƣờng Đại học Lâm nghiệp với đề tài “Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm ủ
biogas trong xử lý chất thải chăn ni lợn quy mơ hộ gia đình tại xã Nhật
Tân, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam”.
Có đƣợc kết quả này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy
cô trong trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Quản
Lý Tài Nguyên Rừng và Môi trƣờng – những ngƣời đã truyền đạt cho em
những kiến thức bổ ích và tạo điều kiện giúp em thực hiện khóa luận này.
Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo Trần Quang Bảo đã trực tiếp
hƣớng dẫn em trong suốt q trình hồn thành khóa luận, thầy đã chỉ bảo và
hƣớng dẫn tận tình cho em những kiến thức lý thuyết, thực tế cũng nhƣ các kỹ
năng trong viết bài, đồng thời cũng chỉ rõ những thiếu sót và hạn chế để em
hồn thành bài báo cáo với kết quả tốt nhất.
Em xin chân thành cảm ơn phịng phân tích hóa học trƣờng ĐH Lâm
Nghiệp cũng nhƣ UBND xã Nhật Tân đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong
quá trình thực tập, điều tra nghiên tại cơ sở.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song khóa luận khó tránh khỏi những
thiếu sót, hạn chế. Rất mong sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của các thầy, cô

giáo và các bạn sinh viên để giúp em hồn thành bài khóa luận đƣợc tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10tháng 05 năm 2019
Sinh viên

Vũ Thị Nguyệt

i


TĨM TẮT KHĨA LUẬN
1.Tên khóa luận:“Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm ủ biogas trong xử lý
chất thải chăn nuôi lợn quy mơ hộ gia đình tại xãNhật Tân, huyện Kim
Bảng, tỉnh Hà Nam”,
Giáo viên hƣớng dẫn:Trần Quang Bảo
Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Nguyệt
2.Mục tiêu nghiên cứu:
2.1.Mục tiêu chung
Đề tài góp phần đánh giá và cung cấp cơ sở khoa học nhằm nâng cao
hiệu quả của việc xử lý chất thải chăn ni bằng mơ hình biogas
2.2.Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá đƣợc thực trạng và hiệu quả sử dụng hầm biogas tại xã Nhật
Tân, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam.Nâng cao nhận thức, khuyến khích ngƣời
dân sử dụng để giảm thiểu ơ nhiễm mơi trƣờng.
-Tìm hiểu những thuận lợi và khó khăn của các hộ gia đình trong quá
trình sử dụng hầm ủ biogas.
-Đề xuất những giải pháp nhằm khắc phục khó khăn và nâng cao hiệu
quả sử dụng mơ hình biogas tại địa phƣơng.
3. Nội dung nghiên cứu
-Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã Nhật Tân, huyện

Kim Bảng, tỉnh Hà Nam.
- Hiện trạng tình hình chăn ni lợn và sử dụng hầm ủ biogas của các
hộ dân thuộc xã Nhật Tân.
-Đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn bằng hệ thống hầm ủ
biogas
-Đề xuất giải pháp nhằm phát triển mơ hình và nâng cao hiệu quả sử
dụng của hầm ủ biogas ở địa phƣơng
4. Những kết quả đạt đƣợc
Qua điều tra khảo sát kết hợp một số phƣơng pháp nghiên cứu em đã thu
đƣợc kết quả nhƣ sau:

ii


4.1.Hiện trạng sử dụng biogas trong xử lý chất thải chăn ni lợn của các
hộ gia đình trên địa bàn xã Nhật Tân, huyện Kim Bảng tỉnh Hà Nam.
Tình hình chăn nuôi của xã khá phát triển với tổng đàn gia cầm 121505
con, đàn trâu, bò là 305 con, đàn lợn 9200 con. Nhƣ vậy, lƣợng chất thải phát
sinh hàng ngày lên tới 105,514 tấn, đây là mối nguy hại cho môi trƣờng và
sức khỏe con ngƣời nếu không đƣợc xử lý triệt để.
Tuy nhiên,3,2% trang trại chƣa áp dụng các biện pháp xử lý chất thải.
Số cịn lại có xử lý chất thải nhƣng chủ yếu chỉ xây hầm biogas, ủ làm phân
bón và một số ít sử dụng chế phẩm sinh học khác. Cịn chăn ni nơng hộ thì
hầu nhƣ khơng áp dụng bất kỳ biện pháp xử lý chất thải nào mà xả thẳng vào
hệ thống thoát nƣớc.chất thải chăn nuôi xả ra ao hồ, kênh mƣơng làm tắc
nghẽn dịng chảy, bốc mùi, gây ơ nhiễm nguồn nƣớc, khơng khí, đất đai.
- Chất thải đƣợc đƣa vào hầm ủ biogas sau q trình phân hủy kỵ

khí,một phần khí biogas sinh ra đƣợc đƣa về hệ thống lƣu trữ khí,một phần
phân và phụ phẩm sinh học đƣợc dẫn ra ngồi để ngƣời dân bán và sử dụng

chăm bón cho cây trồng,một phần chất thải đƣợc đƣa đến hệ thống sau để xử
lý tiếp.
- Đề xuất việc ứng dụng biogas để sản xuất điện năng là rất phù hợp với

điều kiện nông thôn việt nam nhằm phát triển mô hình và nâng cao hiệu quả
sử dụng của hầm ủ biogas ở địa phƣơng tiết kiệm năng lƣợng,tiết kiệm chi phí
sản xuất bảo vệ mơi trƣờng ở nơng thơn bên cạnh đó chất thải sau biogas tận
dụng làm phân bón rất tốt cho cây trồng.
4.2.Hiệu quả sử dụng hầm biogas trong xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn tại
xã Nhật tân.
* Hiệu quả về mặt môi trường
- Từ trại chăn nuôi lợn chủ yếu là từ khâu vệ sinh lợn và chuồng trại

chứa phân, nƣớc tiểu, thức - Nƣớc thải chăn nuôi lợn trƣớc khi vào hầm
biogas

iii


- Do hình thức chăn ni của đa số các hộ sử dụng hầm biogas trên địa

bàn xã là giống nhau (nguồn thức ăn chủ yếu là cám công nghiệp, một số ít hộ
có bổ sung cám ngơ, cám gạo, rau xanh, chuối, sắn, thức ăn thừa…) nên các
đặc điểm của nƣớc thải chăn nuôi lợn là gần giống nhau.
- Nƣớc thải phát sinh ăn thừa. Đặc trƣng của nƣớc thải chăn nuôi lợn là ô

nhiễm hữu cơ TSS cao và chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh.
Để đánh giá hiệu quả của hầm ủ biogas trên địa bàn, tiến hành lấy mẫu
nƣớc thải chăn nuôi tại hầm ủ biogas nhà:
+)Anh Nguyễn Văn Việt:Hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải

chăn ni lợn đã giảm đi nhiều,điển hình các chỉ tiêu trong mơ hình biogas
nhà anh Nguyễn Văn Việtso với QCVN 62:2016/BTNMT là:

-

TSS giảm 72,19%, vƣợt ngƣỡng quy chuẩn 4,2 lần

-

CODnằm trong ngƣỡng quy chuẩn cho phép

-

T - P giảmkhông đáng kể,vƣợt ngƣỡng quy chuẩn1,07 lần.

+) Cô Nguyễn Thị Nghị: so với QCVN62:2016/BTNMT
-

TSS giảm 58,1%, vƣợt ngƣỡng quy chuẩn 5,46 lần

-

CODtrƣớc và sau khi qua hầm ủ biogas vẫnnằm trong ngƣỡng

quy chuẩn cho phép
-

T - P giảmkhông đáng kể,vƣợt ngƣỡng quy chuẩn1,006lần.

Nhƣ vậy, chỉ có hàm lƣợngCOD là đạt ngƣỡng quy chuẩn cho phép,

các chỉ tiêu khác cũng không vƣợt quá ngƣỡng quy chuẩn. Hơn thế nữa, 2
hộgia đình đều đã có các cơng trình xử lý thứ cấp khác nhƣ bãi lọc ngầm
trồng cây, ao sinh học…
* Về hiệu quả kinh tế trong sử dụng hầm biogas:
- Hiệu quả kinh tế thu đƣợc từ việc sử dụng hầm biogas đƣợc thể hiện

qua hai mặt là sử dụng khí và sử dụng bã thải. Phân tích hiệu quả kinh tế đem
lại của các hộ có hầm biogas cho thấy việc sử dụng hầm biogas rất tiện lợi,
hữu dụng giúp tiết kiệm đƣợc một khoản chi phí cho nhiên liệu nhƣ than, củi,
iv


gas cơng nghiệp (khoảng 500.000 đ/tháng). Lƣợng bã thải có thể sử dụng làm
phân bón, từ đó giúp tiết kiệm chi phí cho phân bón trong trồng trọt.
- Về lợi ích xã hội:Giải phóng lao động cho ngƣời nội trợ.Tạo mối quan

hệ cộng đồng tốt, đời sống ngƣời dân đƣợc cải thiện, văn minh hơn, thúc đẩy
tiến bộ xã hội.
- Lợi ích trong nơng nghiệp, chăn ni thủy sản: Phụ phẩm khí sinh học

cịn là nguồn thức ăn tốt, giàu dinh dƣỡng cho ao cá, là nguồn phân bón tốt
cho cây trồng...
4.3.Giải pháp để nâng cao hiệu quả
- Bên cạnh việc cấp kinh phí cho hoạt động nghiên cứu, thử nghiệm, các

tổ chức đầu tƣ cần quan tâm tới quá trình chuyển giao cơng nghệ nhằm nâng
cao hơn nữa chất lƣợng của biogas.
- Cần có chế độ theo dõi, phát hiện, khắc phục sự cố và bảo dƣỡng,

thông hút bể theo định kỳ. Trong quá trình vận hành, ngƣời dân cần theo dõi

hoạt động của hầm ủ để nhanh chóng phát hiện các sự cố của hầm nhằm duy
trì và đảm bảo chất lƣợng gas ổn định với áp lực và lƣợng gas đủ để phục vụ
cho mục đích sinh hoạt của gia đình.
- Đầu tƣ lắp đặt máy phát điện để tận dụng tối ƣu nguồn nguyên liệu khí

biogas sinh ra, giảm phát thải ra môi trƣờng, giảm chi phí năng lƣợng điện
tiêu thụ hàng năm cho trang trại và đất nƣớc.

v


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................. viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................. x
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................... 2
1.1.Khái niệm chung ......................................................................................... 2
1.2.Cơ sở pháp lý .............................................................................................. 3
1.3.Chất thải chăn ni...................................................................................... 4
1.3.1.Đặc tính chất thải chăn ni ..................................................................... 5
1.3.2.Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi ................................................. 5
1.3.3.Những ảnh hƣởng của chất thải chăn nuôi............................................... 6
1.4.Khái quát về công nghệ Biogas................................................................... 7
1.4.1.Cơng nghệ biogas và khí sinh học ........................................................... 7
1.4.2.Mơ tả mơt cơng trình biogas quy mơ hộ gia đình .................................. 10
CHƢƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG,NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................... 17

2.1.Mục tiêu của đề tài .................................................................................... 17
2.1.1.Mục tiêu chung ....................................................................................... 17
2.1.2.Mục tiêu cụ thể ....................................................................................... 17
2.2.Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................ 17
2.3.Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 17
2.4.Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 18
2.4.1.Phƣơng pháp thu thập số liệu thứ cấp .................................................... 18
2.4.2.Phƣơng pháp thu thập số liệu sơ cấp...................................................... 18
2.4.3.Phƣơng pháp phân tích mẫu trong phịng thí nghiệm. ........................... 19
2.4.4.Thống kê và xử lý số liệu ....................................................................... 20
CHƢƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI
KHU VỰC NGHIÊN CỨU .......................................................................... 21
vi


3.1.Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội của xã Nhật Tân,huyện Kim Bảng,tỉnh
Hà Nam. .......................................................................................................... 21
3.1.1.Vị trí địa lý ............................................................................................. 21
3.1.2..Địa hình, địa mạo .................................................................................. 21
3.1.3.Điều kiện kinh tế - xã hội ....................................................................... 22
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................... 25
4.1.Hiện trạng sử dụng hầm ủ biogas trong xử lý chất thải chăn ni lợn của
các hộ gia đình trên địa bàn xã Nhật Tân, huyện Kim Bảng tỉnh Hà Nam. ... 25
4.1.1.Hiện trạng chăn nuôi lơn ........................................................................ 25
4.1.2. Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại xã........................................ 26
4.2.Thực trạng áp dụng cơng nghệ hầm khí biogas trên địa bàn thuộc xã Nhật
Tân, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam. ............................................................. 27
4.3.Đánh giá hiệu quả hầm ủ biogas của các hộ dân trong địa bàn xã Nhật Tân
huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam ....................................................................... 32
4.3.1.Đánh giá hiệu quả về mặt môi trƣờng.................................................... 32

4.3.2.Đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng hầm ủ biogas ............................ 38
4.3.3.Đánh giá những lợi ích về mặt xã hội khi sử dụng hầm ủ biogas.......... 41
4.3.4.Lợi ích của việc sử dụng phụ phẩm sinh học vào trồng trọt và chăn nuôi.42
4.3.5.Những thuận lợi và khó khăn trong việc phát triển hệ thống hầm ủ
biogas .............................................................................................................. 43
4.4.Đề xuất một số giải pháp phát triển và nâng cao hiệu quả sử dụng hầm ủ
biogas .............................................................................................................. 44
4.4.1.Giải pháp về chính sách hỗ trợ............................................................... 44
4.4.2.Giải pháp về mặt cơng nghệ ................................................................... 45
4.4.3.Mơ hình hệ thống biogas bổ sung .......................................................... 46
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ....................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 52
PHỤ BIỂU

vii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại phân từ động vật .................... 5
Bảng1.2. Thành phần của biogas hay khí sinh học ........................................... 7
Bảng 1.3. Ƣớc lƣợng chất thải phát sinh từ gia súc gia cầm ............................ 9
Bảng 1.4. Lƣợng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi ................................ 9
Bảng 3.1. Cơ cấu diện tích đất ........................................................................ 22
Bảng 4.1. Hiện trạng chăn ni ở địa phƣơng năm 2018 ............................... 25
Bảng 4.2. Tình hình chăn nuôi của xã trong năm 2018 .................................. 26
Bảng 4.3. Kết quả xây dựng hầm biogas tại xã Nhật Tân .............................. 29
Bảng 4.4. Chi phí trung bình các hầm ủ biogas xây bằng gạch ...................... 31
Bảng 4.5: Kênh thông tin ngƣời dân biết đến biogas...................................... 31
Bảng 4.6. Phân tích hàm lƣợng các chỉ tiêu trong nƣớc thải chăn nuôi trƣớc
khi qua xử lý bằng hầm ủ biogas .................................................................... 33

Bảng 4.7: Phân tích hàm lƣợng các chỉ tiêu trong nƣớc thải chăn nuôi sau khi
qua xử lý bằng hầm ủ biogas........................................................................... 35
Bảng 4.8. So sánh hai hộ có và khơng lắp đặt hầm biogas ............................. 39
Bảng 4.9. Chi phí tiết kiệm của 2 gia đình khi sử dụng khí gas hàng tháng .. 40
Bảng 4.10. Những sự cố thƣờng gặp và cách khắc phục ở hầm ủ biogasnắp cố
định dạng vòm cầu .......................................................................................... 47

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Vị trí hầm biogas quy mơ hộ gia đình............................................... 8
Hình 1.2. Mơ hình hệ thống thu khí biogas áp dụng đối với hộ gia đình riêng
biệt loại hình (a) trịn và hình trụ (b) ............................................................... 11
Hình 1.3. Mơ hình hầm biogas xây bằng gạch trong thực tế .......................... 12
Hình 1.4. Sơ đồ quá trình lên men khí metan ................................................. 13
Hình 1.5. Mơ hình quản lý chất thải rắn chăn ni trên thế giới .................... 15
Hình 4.1. Biểu đồ t lệ hầm biogas của xã Nhật Tân năm 2018 .................... 30
Hình 4.2: Ảnh hầm bằng vật liệu composite và hầm biogas kiểu hình cầu có
nắp cố định. ..................................................................................................... 30
Hình 4.3. Biểu đồ các chỉ tiêu COD, T–P và TSS trong nƣớc thải đầu vào hầm
ủ biogas (mẫu 1) .............................................................................................. 34
Hình 4.4. Biểu đồ các chỉ tiêu COD, TSS và T–P trong nƣớc thải đầu vào hầm
ủ biogas (mẫu 2) .............................................................................................. 34
Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện các chỉ tiêu COD, TSS và T–P trong nƣớc thải đầu
ra hầm ủ biogas (mẫu 1) .................................................................................. 36
Hình 4.6. Biểu đồ các chỉ tiêu COD, TSS và T–P trong nƣớc thải đầu ra hầm
ủ biogas (mẫu 2) .............................................................................................. 37
Hình 4.7. Biểu đồ các chỉ tiêu COD, TSS và T–P trong nƣớc thải đầu vào và

đầu ra của hầm ủ biogas (mẫu 1) .................................................................... 37
Hình 4.8. Biểu đồ các chỉ tiêu COD, TSS và T–P trong nƣớc thải đầu vào và
đầu ra của hầm ủ biogas (mẫu 2) .................................................................... 38
Hình 4.9.Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý chất thải chăn nuôi lợn bổ sung. . 46

ix


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ANTQ

An Ninh

FAO

Tổ chức Nông Lƣơng Liên Hiệp Quốc

QCVN

Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

KHSS

Khoa học sự sống

KSH

Khí sinh học

UBNN

Ủy ban nhân dân

MT

Mơi Trƣờng

PTN

Phịng thí nghiệm

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

T-P

Tổng photpho

TN-MT
PTN
VSMTNT
TCN
VSV

Tài ngun – Mơi trƣờng
Phịng thí nghiệm
Vệ sinh mơi trƣờng nơng thơn
Tiêu chuẩn ngành
Vi sinh vật

x


ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp phát triển trong khu vực Đông Nam
Á. Nhắc đến sự phát triển của Nơng nghiệp thì khơng chỉ riêng trồng trọt, mà
chăn nuôi ở Việt Nam cũng là một ngành kinh tế mũi nhọn đã góp phần cải
thiện đời sống và nâng cao mức sống của ngƣời dân, đặc biệt là ngƣời dân
vùng nông thôn. Những năm gần đây, ngành chăn nuôi phát tri ển rộng khắp
các tỉnh trên cả nƣớc, đồng thời với sự phát triển đó cũng đặt ra cho ngành
những thách thức rất lớn về vấn đề ô nhiễm môi trƣờng.
Để khắc phục vấn đề nhiễm môi trƣờng trong chăn nuôi, việc nghiên
cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ biogas là một giải pháp chủ yếu để giải
quyết tình trạng ơ nhiễm mơi trƣờng. Hiện nay nƣớc ta đang sử dụng một số
mơ hình biogas của Hà Lan, Trung Quốc, Ấn Độ... có hiệu quả và đƣợc bà
con ủng hộ.
Tỉnh Hà Nam nói chung và xã Nhật Tân, huyện Kim Bảng nói riêng là
một xã nằm ở khu vực miền Bắc, ngƣời dân chủ yếu là sản xuất nông nghiệp
và chăn nuôi gia súc.Tổng số trang trại là 15 trang trại,trong đó có 7 trang trại
ni lợn với quy mô từ 100-500 con trên mỗi trangtrại, 2 trang trại nuôi tới
trên 1000 con,4 trang trại nuôi gà trên 3000 con,và 2 trang trại ni ngan
ngỗng500-1000 con.Tuy nhiên,mơ hình chăn ni lớn lại là vấn đề nhức nhối
cho tồn ngƣời dân trong xã.Việc chất thải chăn nuôi xả thải ra ngồi mơi
trƣờng chƣa đƣợc xử lý một cách triệt để đã gây nên mùi hơi thối khó

chịu,ảnh hƣởng đến cuộc sống của ngƣời dân trong xã và khu vực lân
cận.Trong huyện, hiện tất cả các quy mô chăn nuôi trang trại đều sử dụng hầm
ủ Biogas để xử lý chất thải chăn ni nhƣng chi phí xây dựng cịn cao, địi hỏi
phải tn thủ quy trình kỹ thuật trong quá trình sửu dụng. Các hộ dân ở đây đã
sử dụng hầm ủ biogas để xử lý chất thải chăn ni. Nhằm đánh giá đƣợc hiệu
quả của cơng trình Biogas đối với chăn ni cũng nhƣ đối với mơi trƣờng
thìnghiên cứu về Biogas rất quan trọng. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn nói
trên, tơi tiến hành thực hiệnđề tài khóa luận của ngành: “Đánh giá hiệu quả
1


sử dụng hầm ủ biogas trong xử lý chất thải chăn ni lợn quy mơ hộ gia
đình tại xã Nhật Tân,huyện Kim Bảng,tỉnh Hà Nam”, từ đó góp phần nâng
cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm ủ Biogas, khắc phục tình
trạng ơ nhiễm mơi trƣờng và khai thác sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên cho
trái đất.
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.Khái niệm chung
Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trƣờng đã đƣợc Quốc hội nƣớc
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khố 13, kỳ họp thứ 7 thơng qua ngày
23 tháng 06 năm 2014, định nghĩa nhƣ sau: “Môi trƣờng là hệ thống các yếu
tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của
con ngƣời và sinh vật”.
Ơ nhiễm mơi trường: Theo Luật Bảo vệ mơi trƣờng Việt Nam 2014: “Ơ
nhiễm môi trƣờng là sự biến đổi của các thành phần môi trƣờng không phù
hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trƣờng và tiêu chuẩn môi trƣờng gây ảnh
hƣởng xấu đến con ngƣời và sinh vật”.
Ơ nhiễm mơi trường nước: Là sự thay đổi thành phần và chất lƣợng
nƣớc không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vƣợt quá tiêu
chuẩn cho phép và có ảnh hƣởng xấu đến đời sống con ngƣời và sinh vật.

Nƣớc trong tự nhiên tồn tại dƣới nhiều hình thức khác nhau: Nƣớc ngầm,
nƣớc ở các sông hồ, tồn tại ở thể hơi trong khơng khí. Nƣớc bị ơ nhiễm
nghĩalà thành phần của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây
hại cho con ngƣời và cuộc sống các sinh vât trong tự nhiên. Nƣớc ơ nhiễm
thƣờng là khó khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu.
Nước thải thấm qua: Là lƣợng nƣớc thấm vào hệ thống ống bằng nhiều
cách khác nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành hố gas
hay hố xí.

2


1.2.Cơ sở pháp lý
Dựa vào cơ sở pháp lý để đánh giá chính xác mặt tiêu cực và tích cực
về mặt sức khỏe, môi trƣờngtrong việc sử dụng chất thải chăn nuôi lợn bằng
công nghệ hầm ủ Biogas.
- Luật Bảo vệ Môi trƣờng số: 55/2014/QH13 đã đƣợc Quốc hội nƣớc

Cộng hịa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa 13, kỳ họp thứ 7 thơng qua ngày
23/6/2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 1/1/2015.
- Nghị định 19/2015/NĐ–CP của chính phủ về việc quy định chi tiết và

hƣớng dẫn thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trƣờng 2014.
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9121:2012 về trại chăn nuôi gia súc

lớnyêu cầu chung do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố năm 2012.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 38:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt bảo vệ đời sống thủy sinh.
- QCVN 01–79: 2011/BNNPTNT về cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm –

quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y. Do Cục Thú y biên soạn,
Vụ Khoa học, Cơng nghệ và Mơi trƣờng trình duyệt, và đƣợc ban hành theo
Thông tƣ số 71/2011/TT–BNNPTNT ngày 25 tháng 10 năm 2011 của Bộ
Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.
- Thông tƣ số 65/2015/TT–BNNPTNT ngày 21/12/2015 của Bộ Nông

nghiệp & Phát triển Nông thôn quy định về Ban hành Quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về điều kiện trại chăn nuôi lợn, trại chăn ni gia cầm an tồn sinh
học.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01–14:2010/BNNPTNT – Quy chuẩn kỹ

thuật quốc gia về điều kiện trại chăn ni lợn an tồn sinh học năm 2010 của
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01–15:2010/BNNPTNT – Quy chuẩn kỹ

thuật quốc gia về điều kiện chăn nuôi gia cầm an tồn sinh học năm 2010 của
Bộ Nơng nghiệp và Phát triển nông thôn.

3


- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 08:2015/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt năm 2015 của Bộ Tài nguyên – Môi trƣờng.
- Tiêu chuẩn kỹ thuật về hầm ủ biogas tại Việt Nam: Bộ Nông nghiệp và

Phát triển nông thôn đã ban hành quyết định số 21/2002/QĐ– BNN ngày 21
tháng 03 năm 2002 về việc ban hành tiêu chuẩn ngành về lĩnh vực Môi
trƣờng. Ban hành cùng quyết định này là 8 tiêu chuẩn ngành về lĩnh vực mơi

trƣờng, áp dụng cho các cơng trình khí sinh học nhỏ 10m3, đơn giản, dùng để
xử lý chất thải, sản xuất khí sinh học và phân hữu cơ với nguyên liệu là các
loại phân ngƣời, phân động vật và thực vật. Tiêu chuẩn Yêu cầu về xây dựng.
• Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 494–2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ -

Phần 3: Yêu cầu về phân phối và sử dụng khí.
• Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 495–2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ -

Phần 4: Tiêu chuẩn kiểm tra và nghiệm thu.
• Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 496–2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ -

Phần 5: u cầu vận hành và bảo dƣỡng.
• Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 497–2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ -

Phần 6: u cầu về an tồn.
• Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 498–2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ -

Phần 7: Danh mục các thơng số và đặc tính kỹ thuật cơ bản.
• Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 499–2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ -

Phần 8: Thiết kế mẫu.
• Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6625:2000 về chất lƣợng nƣớc – Xác định

chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thu tinh do Bộ Khoa học Công
nghệ và Môi trƣờng ban hành năm 2000.
1.3.Chất thải chăn nuôi
Chất thải chăn ni là chất thải phát sinh trong q trình chăn nuôi nhƣ
phân, nƣớc tiểu, xác súc vật…, đƣợc chia làm ba loại: Chất thải rắn, chất thải
lỏng và chất thải khí. Trong chất thải chăn ni có nhiều các chất hữu cơ, vô
cơ, vi sinh vật và trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con

4


ngƣời. Đây là nguồn nguyên liệu lớn chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả
năng chuyển hóa sinh học để tạo biogas. Khối lƣợng chất thải phát sinh có sự
khác nhau tùy theo từng loại gia súc, gia cầm, điều kiện chăn nuôi, đặc điểm
chuồng trại và đặc điểm ngành của từng quốc gia.[12]
1.3.1.Đặc tính chất thải chăn ni
Chất thải chăn nuôi đặc trƣng nhất là phân. Phân gồm các thành phần là
những dƣỡng chất khơng tiêu hóa đƣợc hoặc những dƣỡng chất thốt khỏi sự
tiêu hóa vi sinh hay men tiêu hóa (chất xơ, protein khơng tiêu hóa đƣợc nhƣ
P2O5, K2O, CaO, MgO…). Ngồi ra, cịn có các chất cặn bã của dịch tiêu hóa
(trypsin, pepsin…), các mơ tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn
theo phân ra ngồi, các chất dính vào thức ăn (tro, bụi…), các vi sinh vật bị
nhiễm trong thức ăn hay trong ruột bị tống ra ngoài…
Lƣợng phân mà vật nuôi thải ra thay đổi theo lƣợng thức ăn và thể
trọng, dựa vào thức ăn và thể trọng mà ta tính đƣợc lƣợng phân.[12]
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại phân từ động vật
Động vật

Lƣợng

Thành phần phân rắn

nƣớc %

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

2,2

Gà

56

6,27

5,92

3,27

Chim bồ câu

52

5,68

5,74

3,23

(Nguồn: Trung tâm nước sạch và VSMTNT) [11]
1.3.2.Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi
- Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, xác súc vật chết, thức ăn dƣ

thừa của vật ni, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác, độ ẩm từ 50% 83% và t lệ NPK cao. Đây là tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng chủ yếu trong
chăn nuôi nếu không đƣợc xử lý tốt.

5

- Chất thải lỏng gồm phần lớn là nƣớc thải của vật ni, nƣớc rửa

chuồng và phần phân lỏng hịa tan, là loại chất thải có khối lƣợng lớn nhất.
Đặc biệt khi lƣợng nƣớc thải rửa chuồng đƣợc hòa chung với nƣớc tiểu của
gia súc và nƣớc tắm gia súc. Đây cũng là loại chất thải khó quản lý. Nƣớc thải
chăn ni có ảnh hƣởng rất lớn đến mơi trƣờng nhƣng ngƣời chăn ni ít để ý
đến việc xử lý nó.
- Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong q trình chăn ni, q trình

phân hủy của các chất hữu cơ - ở dạng rắn và lỏng. Cƣờng độ của mùi hôi phụ
thuộc vào điều kiện mật độ ni, sự thơng thống, nhiệt độ và độ ẩm khơng
khí. Thành phần các khí trong chuồng ni biến đổi theo giai đoạn phân hủy
chất hữu cơ, theo thành phần của thức ăn, hệ thống VSV và tình trạng sức
khỏe của thú. Đáng quan tâm nhất là các khí NH3, H2S và CH4. [12]
1.3.3.Những ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi
* Ơ nhiễm khơng khí
Trong chất thải chăn ni, nếu lƣợng chất hữu cơ có q nhiều VSV
hiếu khí sẽ sử dụng hết lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc làm khả năng hoạt động
phân hủy của chúng kém, gia tăng quá trình phân hủy yếm khí tạo ra các sản
phẩm CH4, H2S, NH3, H2,… tạo mùi hơi thối.
* Ơ nhiễm đất
Chất thải chăn nuôi khi không đƣợc xử lý mang đi sử dụng cho trồng
trọt nhƣ tƣới, bón cho cây, rau, củ, quả dùng làm thức ăn cho ngƣời và động vật
là không hợp lý. Nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng tồn tại của mầm bệnh
trong đất, cây cỏ có thể gây bệnh cho ngƣời và gia súc, đặc biệt là các bệnh về
đƣờng ruột nhƣ thƣơng hàn, phó thƣơng hàn, viêm gan, giun đũa, sán lá…
* Ô nhiễm nguồn nước
Lƣợng chất thải chăn nuôi không đƣợc xử lý đúng cách thải vào môi

trƣờng quá lớn làm gia tăng hàm lƣợng chất hữu cơ, vô cơ trong nƣớc, làm
giảm quá mức lƣợng oxy hòa tan, làm giảm chất lƣợng nƣớc mặt, ảnh hƣởng
đến hệ VSV nƣớc, là nguyên nhân tạo nên dịng nƣớc chết (nƣớc đen, hơi
6


thối, sinh vật không thể tồn tại) ảnh hƣởng đến môi trƣờng. Hai chất dinh
dƣỡng trong nƣớc thải dễ gây nên vấn đề ơ nhiễm nguồn nƣớc (phú dƣỡng)
đó là nitơ (nhất là ở dạng nitrat) và photpho. Trong nƣớc thải chăn ni cịn
chứa một lƣợng lớn vi sinh vật gây bệnh và trứng ký sinh trùng gây bệnh, so
với nƣớc bề mặt, nƣớc ngầm ít bị ơ nhiễm hơn.
Nhƣ vậy, chất thải chăn nuôi nếu không đƣợc xử lý triệt để sẽ gây ảnh
hƣởng lớn tới môi trƣờng đất, nƣớc, khơng khí, từ đó ảnh hƣởng tới sức khỏe
con ngƣời, sinh vật và các hệ sinh thái khác.
1.4.Khái quát về cơng nghệ Biogas
1.4.1. ơng nghệ biogas và hí sinh học
-

Cơng nghệ biogas: Là cơng nghệ sản xuất khí sinh học, là quá

trình ủ phân rác, phân hữu cơ, bùn cống rãnh, để tạo ra khí sinh học sử dụng
trong hộ gia đình hay trong sản xuất.Cơng nghệ biogas xuất hiện trên thế giới
từ rất sớm và qua thời gian đã có rất nhiều cải tiến và ứng dụng.[17]
-

Hầm biogas: Là bể kín chứa phân và chất thải hữu cơ từ q

trình chăn ni, sản xuất đƣợc ủ lên men yếm khí để tạo ra khí biogas - đƣợc
sử dụng nhƣ một nguồn nhiên liệu cung cấp cho các hoạt động sinh hoạt cũng
nhƣ sản xuất.

-

Biogas hay khí sinh học: Là một hỗn hợp khí sản sinh từ sự phân

hu (lên men) những hợp chất hữu cơ nhƣ phân ngƣời và động vật, bèo, rơm
rạ, lá cây… dƣới tác động của vi khuẩn trong mơi trƣờng yếm khí (cịn gọi là
kỵ khí).
Bảng1.2. Thành phần của biogas hay hí sinh học
Loại kh
Metan - CH4
Khí cacbonic- CO2
Nitơ - N2

T lệ %
50 -70
30 – 45
0–3

Loại kh
T lệ %
Hidro - H2
0-3
Oxi - O2
0-3
Hidro Sunfua 0-3
H2S
(Nguồn: Tài iệu t p huấn k thu t vi n về KSH – D n chư ng tr nh
KSH cho ngà nh chăn nuôi Vi t Nam Hà Nội 200 )
7

-

Khí sinh học sản xuất từ hầm biogas bao gồm 2/3 khí mêtan

(CH4), 1/3 khí cacbonic (CO2) và năng lƣợng khoảng 4.500 - 6.000 calo/m3.
Một mét khối (1m3) hỗn hợp khí CH4 khi cháy tỏa ra một nhiệt lƣợng tƣơng
đƣơng với mức6.000

calo có thể tƣơng đƣơng với 1 lít cồn, 0,8 lít xăng,

0,6 lít dầu thơ, 1,4 kg than hay 1,2 kWh điện năng, có thể sử dụng để chạy
động cơ 2KVA trong 2 giờ, sử dụng cho bóng đèn thắp sáng trong 6 giờ, sử
dụng cho tủ lạnh 1m3 khí biogas trong 1 giờ hoặc sử dụng nấu ăn cho gia đình
5 ngƣời trong 1 ngày. [17]
-

Metan (CH4) là thành phần chủ yếu của KSH. Nó là chất khí

khơng màu, khơng mùi và nhẹ bằng nửa khơng khí, ít hịa tan trong nƣớc. Ở
áp suất khí quyển, metan hóa lỏng ở nhiệt độ -161,50C. Khi metan cháy sẽ tạo
ngọn lửa màu lơ nhạt và tỏa nhiều nhiệt lƣợng:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 Kj [7]
* V trí hầm biogas quy mơ hộ gia đ nh và nguy n iệu:
Vị trí hầm biogas:

Hình 1.1. Vị trí hầm biogas quy mơ hộ gia đình
Nguồn ngun liêu cho biogas:
- Theo cơng nghệ càng ngày càng phát triển, khí biogas có thể đƣợc sản

xuất từ nguồn nguyên liệu khác nhau, xử lý đƣợc chất thải phát sinh mà vẫn
phù hợp tính năng của ngƣời sử dụng.
- Nguyên liêu đƣơc chia ra 2 loại:
•

Ngun liệu có nguồn gốc từ động vật: Là phân ngƣời và phân

gia súc, gia cầm. Vì đƣợc xử lý trong bộ máy tiêu hoá nên phân dễ phân hu
8


và nhanh chóng cho KSH. Tuy nhiên phân trâu, bị, lợn phân hủy nhanh hơn,
còn phân ngƣời và phân gà vịt phân hủy chậm hơn nhƣng lại cho năng suất
cao hơn.
•

Ngun liệu có nguồn gốc thực vật: Các ngun liệu thực vật

gồm phụ phẩm cây trồng nhƣ rơm rạ, thân lá ngô, khoai, đậu… các loại cây
xanh hoang dại nhƣ: Bèo, các cây cỏ sống ở dƣới nƣớc, các nguyên liệu thực
vật có lớp vỏ cứng rất khó bị phân hu .
Bảng 1.3. Ước lượng chất thải phát sinh từ gia súc gia cầm
Khối lƣợng chất thải Khối lƣợng chất thải có
Loại động vật
phát sinh
khả năng thu gom
(kg/ngày/con)
(kg/ngày/con)
Trâu, bị
10 – 15

5-8
Lợn
1,3
0,3
Cừu
0,75
0,25
Gia cầm (gà, vịt)
0,75
0,75
Chất thải con ngƣời
0,06
0,06
(Nguồn: B.T.NIJAGUNA Biogas Techno ogy New Age Internationa
Publisher)[15]
Bảng 1.3 cho thấy lƣợng chất thải phát sinh hàng ngày từ gia súc, gia
cầm và con ngƣời. Qua đó ta thấy, các loại gia súc thì ta có thể thu gom đƣợc
25 - 50% chất thải phát sinh hàng ngày, còn chất thải của con ngƣời và các
loại gia cầm nuôi trong chuồng nuôi nhƣ gà, vịt, ngan thì có thể thu gom lại
đƣợc 100% chất thải phát sinh.
Bảng 1.4. Lượng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi
STT

Loại vật nuôi

Loại phân thải mỗi ngày (% thể trọng)

1

Lợn

6,00 - 7,00

2

Bò sữa

7,00 - 8,00

3

Bò thịt

5,00 - 8,00

4

Gà

5,00
(Nguồn: Nguyễn Quế Côi 2006)[3]

9


Bảng 1.4 cho thấy lƣợng phân thải ra mỗi ngày chiếm t lệ cao nhất là
ở bò sữa 7 - 8% thể trọng, tiếp đến là bò thịt 5 - 8%, lợn 6 - 7%, gà 5% thể
trọng. Qua đây, ta thấy số lƣợng vật ni càng lớn thì lƣợng chất thải thải ra
ngồi mơi trƣờng càng nhiều. Đây cũng chính là vấn đề đáng lo ngại cho mơi
trƣờng hiện nay.

1.4.2.Mơ tả mơt cơng trình biogas quy mơ hộ gia đình
Ở nƣớc ta, hầu hết các hầm biogas đƣợc áp dung là nh ững thiết bị đơn
giản, hoạt động theo chế độ nạp nguyên liệu bổ sung thƣờng xuyên. Hầm
biogas đƣợc xây dựng cho các hộ gia đình riêng biệt.
Loại 1: Hầm biogas có nắp hình v m cuốn

10


Hình 1.2. Mơ hình hệ thống thu khí biogas áp dụng đối với hộ gia đình
riêng biệt loại hình (a) trịn và hình trụ (b)
Hình mơ tả trên đây là sơ đồ thiết kế của một hầm biogas, trong quá
trình xây dựng cần đảm bảo những kỹ thuật cần thiết: Hầm phải kín, xây bằng
gạch để khơng rị rỉ, phần bể thải phải cao hơn hầm phân hu nhƣng chiều
ngang của lối vào và lối ra là bằng nhau. Cấu tạo của các hầm biogas ở nông
thôn khá đơn giản, có thể đƣợc xây dựng theo hình trụ trịn hoặc hình trụ
đứng.
Tuy nhiên đây là mơ hình những hầm biogas theo lý thuyết, còn trong
thực tế các hầm Biogas thƣ ờng xây dựng theo dạng hình trịn, kiểu dáng này
đƣợc áp dụng ngay khi đƣa vào nông thôn Việt Nam.
- Mơ hình hầm biogas phổ biến trong thực tế:

11


Hình 1.3. Mơ hình hầm biogas xây bằng gạch trong thực tế
Loại 2: Biogas bằng túi chất dẻo
- Mơ hình này đƣợc du nhập từ Cô-lôm-bia. Về cấu tạo, túi ủ biogas

đƣợc cấu tạo bởi 2 - 3 lớp túi ni-lông lồng vào nhau làm một, dài 7 - 10 m,

đƣờng kính 1.4 m đƣợc đặt nửa chìm nửa nổi trên mặt đất. Túi này đƣợc gắn
với hệ thống ống sành tạo đầu vào và đầu ra.
- Túi dự trữ có nhiệm vụ thu và giữ khí sinh học từ túi ủ để dẫn tới bếp

sử dụng. Mơ hình này có những thuận lợi là rẻ tiền, dễ lắp đặt, dễ sử dụng,
nhƣng cũng có những bất lợi sau: Túi ủ biogas bằng ni-lông dễ bị thủng do
các tác động cơ học, vật liệu chất dẻo dễ bị lão hoá dƣới tác dụng của ánh
nắng mặt trời và mơ hình chiếm diện tích đất gần 10 m2 vì túi biogas này đặt
nửa chìm nửa nổi trên mặt đất, làm cho nhiều gia đình ở Đồng Bằng Sơng
Hồng do chật chội nên khơng có điều kiện về đất đai để áp dụng.
- Hai loại hình cơ bản trên đƣợc giới thiệu dùng để sử dụng cho quy mơ

hộ gia đình ở nơng thơn. Những loại hình này muốn đƣa vào hoạt động cần có
sự bảo trợ của các cấp chính quyền, cần áp dụng trợ cấp của chính phủ thì
mới có khả năng đƣợc cơng nhận chính thức.[10]
Trong bƣớc này vi khuẩn acetogeic sẽ chuyển hóa rƣợu và các axit hữu
cơ yếu thành các sản phẩm sau: H2, H2O, CO2, CH3COOH.
* C sở ý thuyết của công nghệ sản xuất biogas
Quá trình phân hủy kị khí diễn ra qua 3 giai đoạn chính:
12


Giai đoạn 1

Giai đoạn 2 Giai đoạn 3
Khối vi
Khuẩn

Chất hữu cơ,
carbohydrat,

chất

Khối
vi

H2, CO2
Acid acetic

béo,protein

Khối vi

khuẩn

khuẩn
Acid propionic
Acid butyric,
Các rƣợu & các

CH4,
CO2
H2, CO2

thành phần khác

Acid
acetic

Hình 1.4. Sơ đồ q trình lên men khí metan
Tác dụng của vi khuẩn :Vi khuẩn sinh lên men acetogenic khí Metan

Giai đoạn 1: Thủy phân
Trong giai đoạn thủy phân, các hợp chất dạng polymer (phân tử lớn) sẽ
bị khử thành các monome (phân tử cơ bản). Sản phẩm của quá trình bao gồm:
Chất béo

axit béo

Protein

amino axit

Hydratcacbon

đƣờng

Sản phẩm của giai đoạn này sẽ đƣợc các vi khuẩn lên men chuyển hóa,
hình thành các sản phẩm nhƣ: H2, H2O, CO2, NH4, H2S, rƣợu và các axit hữu
cơ yếu, axit acetic (CH3COOH).
Giai đoạn 2: Hình thành axit
Trong bƣớc này vi khuẩn acetogeic sẽ chuyển hóa rƣợu và các axit hữu
cơ yếu thành các sản phẩm sau: H2, H2O, CO2, CH3COOH.
Giai đoạn 3: Lên men Metan
Trong giai đoạn này, axit acetic đƣợc hình thành ở giai đoạn 1 và 2 sẽ
chuyển hóa thành CH4 và CO2 nhờ hoạt động của vi khuẩn metan. Khí metan
đƣợc sinh ra do hoạt động của vi khuẩn kỵ khí, chủ yếu tại bƣớc 3. Cả 3 giai
đoạn trên càng có sự liên kết thì q trình phân hủy, lên men chất hữu cơ
trong hầm ủ diễn ra càng nhanh.
13

Các giai đoạn này đƣợc thực hiện bởi 2 loại vi khuẩn - vi khuẩn axit
hóa và vi khuẩn metan hóa. Chu trình chuyển hóa: Từ hợp chất ban đầu là
xenlulo, để tạo thành sản phẩm cuối cùng là biogas, sẽ có các sản phẩm trung
gian nhƣ axit focmic, axit acetic, axit propionic và axit butric… phản ứng
tổng quát của quá trình này nhƣ sau:
CnHaOb + ( n - a/4 - b/2)H2O (n/2 - a/8 + b/4) CO2+ ( n/2 + a/8 - b/4 ) CH4a,
Tình hình nghiên cứu trên Thế giới
Trang trại lớn Cở sở chăn nuôi quy mô công nghiệp nhỏ lẻ

Hệ thống nuôi

Nuôi thả,
chuồng

Bể chứa nƣớc thải, hệ
thống
xử lý yếm khí, bể
biogas dung
tích lớn

Kho chứa
chất thải rắn

Kênh mƣơng tiếp nhận

Ủ phân

nƣớc thải

.................

Dòng nƣớc thải Ruộng đồng
Dòng chất thải rắn
14