Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả và phát triển mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ biogas tại xã cầu lộc huyện hậu lộc tỉnh thanh hóa

LỜI CẢM ƠN
Đƣợc sự nhất trí của ban giám hiệu nhà trƣờng, ban chủ nhiệm Khoa
Quản lý tài nguyên rừng & Môi trƣờng trong thời gian thực tập tốt nghiệp tôi
đã tiến hành đề tài: “Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả và phát triển mơ
hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas tại xã Cầu Lộc,
huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa”.
Trong suốt q trình thực hiện và hồn thành Khóa luận tốt nghiệp này,
ngồi sự cố gắng rất nhiều của bản thân, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, giúp
đỡ nhiệt tình của các thầy cơ trong khoa. Với lịng kính trọng và biết ơn sâu
sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới:
Các thầy cô trong trƣờng Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, đặc biệt là
thầy cô trong Khoa Quản lý tài nguyên rừng & Môi trƣờng đã trang bị cho tôi
nền tảng kiến thức vững chắc về môi trƣờng và nhiều lĩnh vực liên quan khác.
Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới Giảng viên, ThS.Trần Thị Hƣơng,
ngƣời đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn và giúp đỡ tơi rất nhiều để tơi hồn
thành đƣợc nội dung đề tài này.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cô chú, anh chị tại UBND xã Cầu
Lộc, các bác Trƣởng Xóm và các hộ gia đình đƣợc điều tra trên địa bàn xã đã
nhiệt tình giúp đỡ tơi trong q trình học tập và nghiên cứu tại cơ sở.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới tồn thể gia đình, bạn bè đã hết lòng
động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cả về vật chất và tinh thần cho tôi trong suốt
quá trình học tập và nghiên cứu.
Do trình độ và thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên đề tài khơng
tránh khỏi những sai sót. Tơi rất mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy cơ và các
bạn để đề tài của tơi đƣợc hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Công
i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i
MỤC LỤC ...................................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT .......................................................v
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii
ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1
CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................................3
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ Biogas .......................................3
1.1.1 Thế giới ..............................................................................................................3
1.1.2 Việt nam .............................................................................................................4
1.1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật về hầm ủ Biogas ở Việt Nam ............................................6
1.2 Tổng quan về công nghệ Biogas trong nông nghiệp .............................................7
1.2.1 Nguồn nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất Biogas ....................................7
1.2.2 Nguyên lý của quá trình chuyển hóa ................................................................10
1.2.3 Thành phần, tính chất của khí sinh học ............................................................11
1.2.4 Các yếu tố hóa lý ảnh hƣởng đến q trình phân hủy sinh học .......................14
1.2.5 Vai trị của công nghệ Biogas ..........................................................................18
1.2.6 Tiềm năng và ứng dụng của Biogas .................................................................18
CHƢƠNG 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....22
2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................22
2.2. Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu .......................................................................22
2.3. Nội dung nghiên cứu. .........................................................................................22
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................23

2.4.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thực trạng chất thải chăn nuôi tại xã Cầu Lộc, huyện
Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa. .........................................................................................23
2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực trạng sử dụng mơ hình xử lý chất thải chăn
ni bằng công nghệ Biogas tại xã Cầu Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa. ......24
2.4.3. Phƣơng pháp đánh giá hiệu quả mơ hình mơ hình xử lý chất thải chăn nuôi
bằng công nghệ Biogas tại khu vực nghiên cứu. ......................................................26

ii


2.4.4. Phƣơng pháp đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả và phát triển mơ hình xử lý
chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas tại khu vực nghiên cứu. .......................27
CHƢƠNG 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ, XÃ HỘI ...................................28
3.1 Điều kiện tự nhiên ...............................................................................................28
3.1.1 Vị trí địa lý .......................................................................................................28
3.1.2 Địa hình ............................................................................................................28
3.1.3 Đặc điểm hệ thống giao thơng thủy lợi, xây dựng NTM .................................29
3.1.4 Đặc điểm khí hậu, thời tiết ...............................................................................30
3.1.5 Các nguồn tài nguyên thiên nhiên ....................................................................31
3.1.6 Đánh giá những thuận lợi và khó khăn ............................................................33
3.2 Đặc điểm dân sinh, kinh tế , văn hóa, xã hội [9].................................................34
3.2.1 Dân số...............................................................................................................34
3.2.2 Về phát triển kinh tế .........................................................................................34
3.2.3 Văn hóa xã hội .................................................................................................35
3.2.4 Quốc phịng an ninh .........................................................................................36
CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................38
4.1 Thực trạng chất thải chăn nuôi tại xã Cầu Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa
...................................................................................................................................38
4.1.1 Thực trạng chất thải chăn ni tại xã Cầu Lộc ................................................38
4.1.2 Tình hình quản lý chất thải chăn ni lợn tại địa phƣơng ...............................41

4.2 Thực trạng sử dụng mô hình xử lý chất thải chăn ni bằng cơng nghệ Biogas
tại xã Cầu Lộc ...........................................................................................................42
4.2.1 Tình hình lắp đặt hầm Biogas tại xã Cầu Lộc ..................................................42
4.2.2 Tiềm năng phát sinh khí CH4 từ chất thải chăn ni tại các hộ gia đình ........48
4.2.3 Các kiểu hầm Biogas trên địa bàn xã ...............................................................50
4.2.4. Chi phí xây dựng hầm Biogas .........................................................................51
4.2.5 Loại bếp đƣợc sử dụng cho Biogas ..................................................................51
4.2.6 Thời gian nấu ăn bằng Biogas ..........................................................................53
4.2.7 Mùi trong nhà bếp ............................................................................................54
4.3 Đánh giá hiệu quả mơ hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas tại
khu vực nghiên cứu ...................................................................................................55

iii


4.3.1 Đánh giá hiệu quả kinh tế khi xử dụng hầm Biogas ........................................55
4.3.2 Đánh giá hiệu quả môi trƣờng trong chăn nuôi khi sử dụng hầm Biogas .......57
4.3.3 Đánh giá hiệu quả xã hội khi sử dụng hầm Biogas ..........................................58
4.3.4 Đánh giá hiệu quả về mặt y tế khi sử dụng hầm Biogas ..................................59
4.3.5 Những thuận lợi và khó khăn của ngƣời dân khi lắp đặt hầm Biogas .............60
4.4 Những tồn tại khi sử dụng mơ hình Biogas trong khu vực .................................62
4.4.1 Xả bớt nhiên liệu từ hầm Biogas ......................................................................62
4.4.2 Rị rỉ khí gas .....................................................................................................63
4.4.3 Bùng phát tảo ...................................................................................................63
4.5. Giải pháp nâng cao hiệu quả và phát triển mơ hình xử lý chất thải chăn nuôi
bằng công nghệ Biogas tại khu vực nghiên cứu .......................................................64
4.5.1 Giải pháp chung ...............................................................................................64
4.5.2 Giải pháp cụ thể ...............................................................................................65
KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ ...........................................................68
1 Kết luận ..................................................................................................................68

2. Tồn tại ...................................................................................................................69
3. Khuyến nghị ..........................................................................................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................1
PHỤ BIỂU ..................................................................................................................3

iv


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng việt

TDTT

Thể dục thể thao

HTX

Hợp tác xã

MTTQ

Mặt trận tổ quốc

TTANXH

Trật tự an ninh xã hội

ATGT

An tồn giao thơng

(FAO)

Tổ chức Lƣơng thực Thế giới

(N2O)

Nitơ oxit

(CH4).

Khí mêtan

NLM

Năng lƣợng mới

KSH

Khí sinh học

H2S

Hidro-sun-phua

VAC

Vƣờn ao chuồng

IPCC

Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu

BGD&ĐT

Bộ giáo dục và đào tạo

BHYT

Bảo hiểm y tế

BTXH

Bảo trợ xã hội

NVQS

Nguyện vọng quân sự

VSV

Vi sinh vật

CTR

Chất thải rắn

v

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Ƣớc lƣợng chất thải phát sinh từ động vật ....................................... 7
Bảng 1.2. Thành phần hóa học cơ bản của các loại phân gia súc, gia cầm ...... 8
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân lợn (Trọng lƣợng lợn từ 70 kg đến
100 kg)............................................................................................................... 8
Bảng 1.4 Khả năng sinh khí của một số loại chất thải ...................................... 9
Giai đoạn thủy phân. ....................................................................................... 10
Bảng 1.5. Thành phần của khí sinh học .......................................................... 12
Bảng 1.6. Thời gian lƣu đối với chất thải động vật theo tiêu chuẩn ngành .... 17
Bảng 1.7. Hàm lƣợng các chất ức chế q trình lên men yếm khí ................. 17
Bảng 1.8. Bảng thống kê số lƣợng phân trong ngày của gia súc .................... 19
Bảng 2.1. Hệ số phát sinh CTR của vật ni .................................................. 24
Bảng 2.2. Mẫu biểu điều tra lƣợng khí gas ..................................................... 24
Bảng 3.1 Hiện trạng hệ thống giao thông xã Cầu Lộc năm 2012 ................... 29
Bảng 4.1. Số đàn gia súc, gia cầm tại xã Cầu Lộc năm 2012-2014................ 39
Bảng 4.2. Tổng lƣợng vật nuôi của xã Cầu Lộc năm 2017 ............................ 40
Bảng 4.3. Khối lƣợng phát sinh CTR chăn nuôi giai đoạn 2017 của xã Cầu
Lộc ................................................................................................................... 41
Bảng 4.4. Tỷ lệ sử dụng hầm Biogas của các thôn điều tra trên địa bàn xã ... 43
Bảng 4.5. Tỷ lệ nghề nghiệp của các hộ gia đình đƣợc điều tra có sử dụng
hầm Biogas trên địa bàn xã. ............................................................................ 44
Bảng 4.6. Các kênh thông tin về Biogas cho các hộ gia đình đƣợc điều tra .. 45
Bảng 4.7. Lý do các hộ gia đình đƣợc điều tra lắp đặt Biogas ....................... 47
Bảng 4.11. Kết quả thời gian nấu ăn bằng Biogas của các hộ gia đình đƣợc
điều tra ............................................................................................................. 53
Bảng 4.12. Tỷ lệ mùi trong nhà bếp của các hộ gia đình đƣợc điều tra ........ 54
Bảng 4.13. Hiệu quả kinh tế khi áp dụng hầm Biogas trên địa bàn xã Cầu Lộc
......................................................................................................................... 57

Bảng 4.14. Tổng hợp những lợi ích từ việc sử dụng hầm Biogas mang lại ... 61
vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 4.1 Chăn ni lợn ở xã Cầu Lộc ............................................................ 38
Hình 4.2 Chất thải chăn ni lợn thải ra mơi trƣờng ...................................... 39
Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện tỷ lệ sử dụng hầm Biogas của các thôn điều tra trên
địa bàn xã ........................................................................................................ 43
Hình 4.4. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ dung tích hầm Biogas của các hộ gia đình . 44
Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ nghề nghiệp của các hộ gia đình đƣợc điều
tra có sử dụng hầm Biogas trên địa bàn xã Cầu Lộc ...................................... 45
Hình 4.6. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ các kênh thông tin về Biogas cho các hộ gia
đình đƣợc điều tra............................................................................................ 46
Hình 4.7. Biểu đồ thể hiện lý do các hộ gia đình đƣợc điều tra lắp đặt Biogas
......................................................................................................................... 47
Hình 4.8. Hầm bể xây gạch cố định ................................................................ 50
Hình 4.9. Hầm composite................................................................................ 50
Hình 4.10. Biểu đồ tỷ lệ về các kiểu hầm Biogas đƣợc điều tra trên địa bàn xã
......................................................................................................................... 50
Hình 4.11. Biểu đồ thể hiện loại bếp đƣợc sử dụng cho Biogas của các hộ
đƣợc điều tra .................................................................................................... 52
Hình 4.12. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ thời gian nấu ăn bằng Biogas của các hộ gia
đình đƣợc điều tra............................................................................................ 53
Hình 4.13. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ mùi trong nhà bếp của các hộ gia đình đƣợc
điều tra ............................................................................................................. 54

vii

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế nƣớc ta, vấn đề ô
nhiễm môi trƣờng trở thành vấn đề bức thiết hiện nay. Một trong những
nguồn chất thải gây ô nhiễm là từ chăn nuôi. Ngành chăn nuôi ở nƣớc ta
những năm gần đây đã và đang phát triển nhanh chóng về cả chất lƣợng và
quy mơ. Tuy nhiên chăn ni hộ gia đình nhỏ lẻ cũng nhƣ trang trại chăn nuôi
lớn việc quản lý và sử dụng các nguồn chất thải từ chăn nuôi cịn nhiều bất
cập. Một số trang trại lớn đã có những biện pháp xử lý nguồn chất thải chăn
nuôi. Song còn một số trang trại chƣa đƣợc quan tâm, đặc biệt là chăn ni
nhỏ lẻ hộ gia đình việc xử lý chất thải hầu nhƣ còn bị thả nổi. Một trong
những nguyên nhân là do ngƣời chăn nuôi chƣa hiểu rõ tầm quan trọng của
việc xử lý nguồn chất thải. Kinh phí phục vụ cho việc xử lý chất thải còn thấp,
luật xử lý chất thải còn chƣa đồng bộ và khó áp dụng, chăn ni nhỏ lẻ cũng
là một trong những nguyên nhân làm việc quản lý và xử lý chất thải cịn gặp
nhiều khó khăn [ 8 ].
Theo số liệu của Tổng cục thống kê, năm 2014 đàn lợn nƣớc ta có
khoảng 26,76 triệu con, đàn trâu bị khoảng 7,75 triệu con, đàn gia cầm
khoảng 327,69 triệu con. Trong đó chăn ni nơng hộ hiện tại vẫn chiếm tỷ
trọng khoảng 65-70% về số lƣợng và sản lƣợng. Từ số đầu gia súc, gia cầm
đó có quy đổi đƣợc lƣợng chất thải rắn (phân chất độn chuồng, các loại thức
ăn thừa hoặc rơi vãi) của đàn gia súc, gia cầm thải ra khoảng trên 76 triệu tấn
và khoảng trên 30 triệu khối chất thải lỏng(nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng, nƣớc
từ sân chơi, bãi vận động, bãi chăn). Phân của vật nuôi chứa nhiều chất chứa
nitơ, phốt pho, kẽm, đồng, chì, Asen, Niken ( kim loại nặng)... và các vi sinh
vật gây hại khác, không những gây ô nhiễm không khí mà cịn làm ơ nhiễm
đất, làm rối loạn độ phì đất, mặt nƣớc mà cả nguồn nƣớc ngầm. Theo báo cáo
của Tổ chức Lƣơng thực Thế giới (FAO), chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra
65% lƣợng Nitơ oxit(N2O) trong khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp

1

thụ năng lƣợng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2. Cùng với các loại khí
khác nhƣ CO2, CH4,... gây nên hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên [ 2 ].
Trƣớc tình trạng đó, để ngành chăn nuôi phát triển hiệu quả và bền
vững cũng nhƣ giảm thiểu ơ nhiễm mơi trƣờng nơng thơn có một giải pháp rất
hiệu quả: Làm hầm Biogas trong các hộ gia đình. Sử dụng biogas phục vụ cho
đun nấu, thắp sáng trong gia đình, đồng thời chất thải của động vật ni cịn
chất hữu cơ đƣợc xử lý trong hầm kín, tránh đƣợc mùi hơi thối, xử lý ơ nhiễm
và chất cặn bã có thể xử dụng làm phân bón, đóng góp vào sự phát triển kinh
tế, cải thiện đời sống cho nhân dân ở các vùng nông thôn [ 8].
Xã Cầu Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa là xã nổi tiếng về sản xuất
rƣợu Chi Nê, sản phẩm còn lại sau khi đã chƣng cất để tạo ra rƣợu là bã rƣợu
đƣợc dùng làm thức ăn cho lợn, nên Cầu Lộc đƣợc đánh giá là xã có đàn gia
súc khá lớn đặc biệt là chăn ni lợn. Vì thế việc quản lý chất thải từ gia súc
cần một tổng hợp các biện pháp kỹ thuật, giáo dục, chính sách mơi trƣờng và
chính sách kinh tế. Các biện pháp kỹ thuật phổ biến để xử lý chất thải từ gia
súc bao gồm hệ thống Biogas, bể chứa phân: bón phân đã xử lý vào đất, sử
dụng cây xanh để hấp thu chất thải. Trong đó, xây dựng hệ thống Biogas là
một biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi tốt nhất và hiệu quả nhất. Tuy nhiên,
trong quá trình xây dựng và phát triển hệ thống Biogas đã gặp khơng ít khó
khăn nên tốc độ mở rộng quy mơ còn chậm.
Xuất phát nguyện vọng của bản thân và sự nhất trí của Khoa Quản lý tài
ngun rừng & Mơi trƣờng, Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, tôi đã
tiến hành nghiên cứu đề tài:“Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả và phát
triển mơ hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas tại xã Cầu
Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa”.

2

CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ Biogas
1.1.1 Thế giới
1.1.1.1 Các nguồn lịch sử của cơng nghệ khí sinh học
Các hệ thống nghiên cứu đầu tiên về sản xuất khí sinh học bắt đầu một
nhà nhà khoa học Ý tên là Allesandro Volta, là một trong những ngƣời tham
gia vào các nghiên cứu điện hiện nay, và tên đơn vị điện áp đo đƣợc gọi là
“V”. Vào những năm 1770 Volta để ý đến khí đầm lầy trong trầm tích của các
hồ ở miềm Bắc Italy, sau đó ơng bắt đầu tiến hành thí nghiệm về sự cháy của
khí này. Faraday, nhà vật lý ngƣời Anh đã thử nghiệm với khí đầm lầy và xác
định nó nhƣ là một Hydrocacbon. Chỉ trong năm 1821, nhà nghiên cứu
Avogadro đã thiết lập cơng thức hóa học của khí mêtan (CH4). Nhà vi khuẩn
học nổi tiếng của Pháp, Pasteur vào năm 1884 đã tiến hành thử nghiệm với
phân rắn. Ông là ngƣời đầu tiên đề xuất việc sử dụng các phân từ các chuồng
ni gia súc ở Paris để sản xuất khí đốt giúp chiếu sáng đƣờng phố.
Cùng với sự phát triển của công nghệ, năm 1897 tại một bệnh viện cho
bệnh nhân ở Bombay, Ấn Độ đƣợc xây dựng nhà máy đầu tiên, khí đốt đƣợc
sử dụng cho chiếu sáng và năm 1907 đã đƣợc cung cấp các công cụ để sản
xuất điện [10].
Tại Đức, một kỹ sƣ từ nhà máy xử nƣớc thải, gọi là “Emshersky”. Hôm
nay, mỗi nhà máy xử lý giai đoạn kỵ khí là sản xuất khí thải từ đó đƣợc sử
dụng để sƣởi ấm các lị lên men hoặc cho nhiệt và điện.
Trƣớc và trong chiến tranh thế giới II Đức, để đáp ứng nhu cầu tăng lên
đối với “nhiên liệu khí đốt” ngƣời ta đã cố gắng gia tăng sản xuất của khí thải
bằng cách cho thêm chất thải rắn hữu cơ đƣợc sử dụng một phƣơng pháp gọi
là Kofermentatsiey ngày hôm nay. Năm 1940, ở Stuttgart lần đầu tiên cho
thành cơng có thể pha trộn với dầu tách chất béo [10].

3


1.1.1.2 Nguồn gốc của ngành khí sinh học trong nơng nghiệp
Chỉ sau chiến tranh, nông nghiệp đƣợc cho là một nhà cung cấp tiềm
năng nguyên liệu của các khí sinh học – Đó là nguồn chất thải của gia súc.
Đại học lỹ thuật Darmstadt năm 1947 đã phát triển một nhà máy khí
sinh học cho các doanh nghiệp nhỏ nơng nghiệp với một bể lên men ngang có
tựa đề “Hệ thống Darmstadt”. Các loại khác đối với phân rắn nhƣ đã biết và
đã đƣợc phát triển tại Berlin và Munic [10].
1.1.2 Việt nam
Chƣơng trình KSH đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ
những năm 1960. Lịch sử phát triển chƣơng trình KSH ở Việt Nam có thể
đƣợc chia thành 4 thời kì nhƣ sau:
 Thời kì 1960 -1975
Ở miền Bắc Việt Nam, những thông tin về sử dụng khí sinh học trong
phong trào “Đại nhảy vọt” của Trung Quốc vào những năm 1975-1960 đã gây
đƣợc sự chú ý của nhiều ngƣời. Tại một số địa phƣơng, nhiều cá nhân và cơ
quan đã tìm hiểu và xây dựng thử các thiết bị KSH nhƣ Hà Nội, Bắc Thái, Hà
Nam Ninh, Hải Hƣng. Tuy nhiên, vì những lý do về kỹ thuật và quản lý, các
cơng trình này khơng đạt hiệu quả mong muốn. Ở miền Nam Việt Nam, Năm
1960 Nhà khảo cứu và nơng lâm súc của chính quyền Sài Gịn có thí nghiêm
biện pháp sản xuất khí metan từ phân động vật, nhƣng do việc nhập cảng ồ ạt
các loại khí đốt Butan, Propan và phân hóa học nên ý đồ triển khai việc
nghiên cứu đã không đƣợc thực hiện [4].
 Thời kì 1976-1980
Sau khi đất nƣớc thống nhất (1975), trƣớc nhu cầu phát triển kinh tế xã hội hóa, nâng cao mức sống của nhân dân, các dạng năng lƣợng mới và tái
tạo nói chung, trong đó có khí sinh học nói riêng lại đƣợc chú ý tới.
Thiết bị sản xuất khí sinh học đƣợc lựa chọn để thử nghiệm ban đầu
thuộc loại nắp nổi bằng tơn, bể phân hủy xây bằng gạch và có cổ bể có gioăng

nƣớc để gữi kín khí đƣợc tích trong nắp chứa khí. Tuy nhiên, những cơng
4


trình này đã phải bỏ dở vì những lý do kỹ thuật và quản lý. Tới cuối năm
1979, cơng trình khí sinh học ở nơng trƣờng Sao Đỏ(Mộc Châu, Sơn La) có
thể tích phân hủy là 27 m3 đã hồn thành và hoạt động tốt. Kết quả này là
nguồn cổ vũ khích lệ lớn đối với cán bộ nghiên cứu, những nhà quản lý và
nhân dân, đặt cơ sở cho việc triển khai tiếp tục cơng nghệ khí sinh học sau
này [4].
 Thời kỳ 1981 – 1990
Trong hai kỳ kế hoạch 5 năm, từ 1981 – 1985 và 1985 – 1990 cơng nghệ
khí sinh học đã trở thành một trong những lĩnh vực ƣu tiên trong Chƣơng
trình nghiên cứu cấp nhà nƣớc về Năng lƣợng mới(mã số 52C).
Đến năm 1990, nhiều tỉnh trong tồn quốc đã có những cơng trình khí
sinh học đƣợc xây dựng. Phát triển mạnh mẽ nhất là các tỉnh ở phía Nam vì
có những điều kiện thuận lợi về kinh tế - xã hội và khí hậu. Tính chung trong
tồn quốc thời kỳ này có khoảng trên 2.000 cơng trình [4].
 Thời kì 1991 tới nay
Sau khi kết thúc kế hoạch 1986-1990, chƣơng trình 52C giải thể. Hoạt
động nghiên cứu và triển khai về năng lƣợng mới(NLM) khơng đƣợc đƣa vào
chƣơng trình Năng lƣợng của nhà nƣớc, việc phát triển NLM bị chững lại. Từ
năm 1993 tới nay, cơng nghệ khí sinh học đƣợc phát triển mạnh mẽ trong
khuôn khổ các Dự án về vệ sinh môi trƣờng, nông nghiệp và phát triển nông
thôn với nhiều kiểu thiết bị khí sinh học mới. Thiết bị dạng túi chất dẻo PE
theo mẫu của Cô-lôm-bi-a, đƣợc phát triển nhờ Dự án SAREC- S2-VIE22 do
Viện Chăn nuôi Quốc gia, Hội làm vƣờn Trung ƣơng, Cục Khuyến nông và
Khuyến lâm và Đại học Nơng–Lâm thành phố Hồ Chí Minh triển khai. Thiết
bị nắp cố định có vịm bán cầu bằng compozit, phần dƣới xây bằng gạch lúc
đầu có dạng hình trụ, nay “cải tiến” thành dạng hình hộp do Trung tâm Tƣ

vấn Hỗ trợ phát triển nông thôn thực hiện [4].
Ở khu vực Thanh Hóa nói riêng, việc sử dụng Biogas để khai thác
nguồn năng lƣợng ở khu vực nông thơn tỉnh thanh Hóa hiện đang đƣợc các
5


cấp chính quyền tỉnh hết sức quan tâm và triển khai. Mơ hình này đã và đang
cho thấy đƣợc những hiệu quả nhất định của chúng. Tuy nhiên chƣa có nhiều
cơng trình nghiên cứu về hiện trạng sử dụng Biogas ở nơi đây.
Gần đây có cơng trình nghiên cứu của Phan Thị Hƣơng(năm 2015),
Phân tích lợi ích - chi phí của việc sử dụng mơ hình hầm khí Biogas sinh học
ở các hộ gia đình tại xã Cán Khê, huyện Nhƣ Thanh, tỉnh Thanh Hóa, Đại học
Kinh tế Huế và dự án nghiên cứu Đánh giá Biogas tại Việt Nam năm 2011 do
viện nghiên cứu Môi trƣờng và Phát triển bền vững (IESD) Đại học Twente
University (The Hague) triển khai đã đƣợc nông dân đánh giá cao, coi là giải
pháp tốt để giảm thiểu tình trạng ơ nhiễm mơi trƣờng đang đến mức báo động
ở nhiều vùng nông thôn hiện nay [10].
1.1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật về hầm ủ Biogas ở Việt Nam
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành quyết định số
21/2002/QĐ-BNN ngày 21 tháng 3 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 môi 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 này đã góp phần chuẩn hóa chất lƣợng, sử dụng tồn diện các cơng
trình Biogas và phát triển cơng nghệ Biogas một cách vững chắc.
- 10TCN 492-2002 - Cơng trình khí sinh học nhỏ. Yêu cầu kỹ thuật
chung;
- 10TCN 493-2002 - Cơng trình khí sinh học nhỏ. u cầu về xây dựng;
- 10TCN 494-2002 - Cơng trình khí sinh học nhỏ. Yêu cầu về phân phối

và sử dụng khí;
- 10TCN 495-2002 – Cơng trình khí sinh học nhỏ. Tiêu chuẩn kiểm tra
và nghiệm thu;
- 10TCN 496-2002 - Cơng trình khí sinh học nhỏ. Yêu cầu vận hành và
bảo dƣỡng;
6


- 10TCN 497-2002 - Cơng trình khí sinh học nhỏ. u cầu về an tồn;
- 10TCN 498-2002 - Cơng trình khí sinh học nhỏ. Danh mục các
thơng số và đặc tính kỹ thuật cơ bản;
- 10TCN 499-2002 - Cơng trình khí sinh học nhỏ [12].
1.2 Tổng quan về cơng nghệ Biogas trong nông nghiệp
1.2.1 Nguồn nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất Biogas
1.2.1.1 Đặc tính chung của ngun liệu
Biogas là một loại khí đƣợc sinh ra khi chất thải động vật và các chất
hữu cơ bị lên men trong điều kiện kỵ khí. Biogas là một hỗn hợp bao gồm
metan, cacbondioxin, nito,hydrosunfua,...
Thành phần chất thải bao gồm phần rắn, phần lỏng và vật liệu lót
chuồng, rác, rau, cỏ...đặc tính và tỷ lệ tƣơng ứng các thành phần này thay đổi
nhiều hay ít tùy thuộc vào loại động vật, thức ăn, hình thức chuồng trại.
Theo số liệu thống kê của nghành nông nghiệp Ấn Độ, Napal, Việt
Nam,...khối lƣợng phát sinh và thành phần tính chất của các loại chất thải
đƣợc ƣớc tính nhƣ sau:
Bảng 1.1. Ƣớc lƣợng chất thải phát sinh từ động vật
Động vật

STT

Khối lƣợng chất thải phát

Khối lƣợng chất thải có

sinh (kg/ngày/1con)

khả năng thu gom
(kg/ngày/1con)

1

Trâu, bị

10 - 15

5-8

2

Lợn

1,3

0,3

3

Cừu

0,75

0,25

4

Gia cầm (gà,

0,75

0,75

vịt)
Nguồn:

B.T.NIJAGUNA, Biogas

Technology, New age Iternational

Pulisher[5]
Thành phần hóa học của phân phụ thuộc nhiều vào dinh dƣỡng, tình
trạng sức khỏe, cách nuôi dƣỡng, chuồng trại, loại gia súc, gia cầm…
7


Bảng 1.2. Thành phần hóa học cơ bản của các loại phân gia súc, gia cầm

Phân loại gia
súc, gia cầm
Trâu

Bò

Lợn

Gà

Mức
Tối đa
Tối thiểu
Trung bình
Tối đa
Tối thiểu
Trung bình
Tối đa
Tối thiểu
Trung bình
Tối đa
Tối thiểu
Trung bình

P2O5
(%)

Nitơ (%)

K2O (%)

C/N

0,358
0,205

1,600
20
0,246
0,115
1,129
18
0,306
0,171
1,360
19
0,380
0,294
0,992
19
0,302
0,164
0.424
17
0,341
0.227
0.958
18
1,200
0,900
0,600
22
0,450
0,450
0,350
20

0,840
0,850
0,580
21
2,000
0,950
1,720
17
1,800
0,450
1,210
15
1,900
0,850
1,421
16
Nguồn: Phan Cơng Ngọc, 2013[8]

Theo Phan Cơng Ngọc thì thành phần hóa học của phân lợn (trọng
lƣợng từ 70kg đến 100kg) đƣợc thể hiện qua bảng sau:
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân lợn
(Trọng lƣợng lợn từ 70 kg đến 100 kg)
STT

Đặc tính

Đơn vị

Giá trị

1

Vật chất khô

g/kg

213 – 342

2

NH4 - N

g/kg

0,66 – 0,76

3

N tổng

g/kg

7,99 – 9,32

4

Chất xơ

g/kg

151 – 261

5

Carbonnatri

g/kg

0,23 – 2,11

6

Các axit béo mạch ngắn

g/kg

3,83 – 4,47

7

pH

6,47 – 6,95
Nguồn: Phan Công Ngọc, 2013[8]

1.2.1.2 Khả năng sản sinh khí sinh học
Hầu hết các thành phần hữu cơ bao gồm protein, lipit, cacbohydrat,
xenlulozo (trừ dầu khoáng, lignin) đều có khả năng chuyển hóa sinh học
8

thành Biogas (CH4, CO2). Khả năng sinh khí đối với một số loại chất khác
nhau đƣợc thống kê theo bảng sau:
Bảng 1.4 Khả năng sinh khí của một số loại chất thải
STT

Loại chất thải

Khả năng sinh khí (m3/kg phân)

1

Chất thải của bò

0.023 - 0.04

2

Chất thải của lợn

0.04 - 0.059

3

Chất thải của gia cầm

0.065 - 0.116

4

Chất thải của ngƣời

0.02 – 0.028

B.T.NIJAGUNA, Biogas

Technology, New age Iternational

Nguồn:

Pulisher[5]
1.2.1.3 Phương pháp nạp nguyên liệu
 Nạp liên tục
Nguyên liệu đƣợc nạp đầy khi đƣa thiết bị vào vận hành. Sau đó
nguyên liệu thƣờng xuyên đƣợc bổ sung hàng ngày và các nguyên liệu đã
phân giải đƣợc đẩy ra, hoặc lấy đi để nhƣờng chỗ cho các nguyên liệu mới
đƣa vào. Cách nạp này phù hợp với điều kiện ngun liệu khơng có sẵn ngay
một lúc mà đƣợc thu gom hàng ngày nhƣ chất thải động vật và chất thải gia
súc.
Cũng có khi ngƣời ta nạp nguyên liệu theo phƣơng pháp bán liên tục.
Phƣơng pháp này lần đầu tiên cũng làm nhƣ trên, sau đó vài ngày, thậm chí
một tuần mới bổ sung thêm nguyên liệu vào thiết bị [4].
 Nạp từng mẻ
Theo phƣơng pháp này nguyên liệu đƣợc nạp vào thiết bị một lần.
Trong suốt quá trình ngun liệu phân giải khơng phải nạp ngun liệu bổ
sung vào thiết bị nữa. Khi hết khí để sử dụng, lấy toàn bộ bã thải đã phân giải
trong thiết bị ra và tiếp tục nạp mẻ khác. Phƣơng pháp này phù hợp với loại
nguyên liệu nạp là thực vật, vì thực vật có thời gian phân giải dài, mỗi mẻ có
thể kéo dài từ 3-6 tháng.

9


Phƣơng pháp này cũng sử dụng để nghiên cứu sự lên men và sản lƣợng
của các loại nguyên liệu nạp trong phịng thí nghiệm [4].
1.2.2 Ngun lý của q trình chuyển hóa
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 – Biogas, có khả
năng cháy đƣợc với thành phần chính là CH4 và CO2, trong đó thành phần
CH4 chiếm khoảng trên 50%. Trong quá trình lên men, phần sinh khối phân rã
và chất thải động vật sẽ đƣợc các vi sinh vật kỵ khí, nấm và vi khuẩn chuyển
hóa thành các hợp chất dinh dƣỡng cơ bản có ích cho thực vật và đất mùn,
q trình này địi hỏi một số điều kiện tối ƣu nhƣ độ ẩm, nhiệt độ, bóng
tối...trong hầu hết các giai đoạn của q trình phân hủy, khơng có sự hiện diện
của oxy từ mơi trƣờng khơng khí, sự hiện diện của vi khuẩn kỵ khí chiếm ƣu
thế [5].
• Q trình phân hủy kỵ khí diễn ra qua 3 giai đoạn chính:
 Giai đoạn thủy phân.
 Giai đoạn hình thành axit.
 Giai đoạn lên men metan.
•

Các giai đoạn này đƣợc thực hiện bởi 2 loại vi khuẩn – vi khuẩn axit
hóa và vi khuẩn metan hóa. Chu trình chuyển chất thải hữu cơ thành
biogas qua các phản ứng phức tạp, về cơ bản có thể chia thành 2 pha
chính:

 Pha 1 – pha axit: Bao gồm giai đoạn thủy phân và giai đoạn tạo axit
liên kết với nhau, trong đó các chất thải hữu cơ sẽ chuyển hóa phần
lớn thành acetate.

 Pha II – pha metan: Là giai đoạn 3 trở lên, trong đó khí CH4 và CO2
đƣợc tạo ra[3].

10


1.2.3 Thành phần, tính chất của khí sinh học
1.2.3.1 Thành phần của khí sinh học
KSH là một hỗn hợp của nhiều chất khí. Thành phần KSH tuỳ thuộc
vào loại nguyên liệu tham gia vào quá trình phân giải và các điều kiện trong
q trình đó nhƣ nhiệt độ, độ pH, chất lƣợng nƣớc,... Nó cũng tuỳ thuộc cả
vào các giai đoạn phân giải. Bảng 1.3 cho ta thấy điều đó:

11


Bảng 1.5. Thành phần của khí sinh học
STT

Loại khí

Tỷ lệ (%)

1

Mêtan-CH4

50 - 70

2

Các-bon-níc-CO2

30 - 45

3

Nito-N2

0-3

4

Hidro-H2

0-3

5

Oxy-O2

0-3

6

Hydro sunfua-H2S

0-3
Nguồn: Hồng Kim Giao (2011)[4].

Hàm lƣợng khí CH4 trong biogas phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng
thấp, hàm lƣợng biogas trong biogas càng cao, nhƣng lƣu lƣợng biogas sinh ra
thì ngƣợc lại. Hàm lƣợng CH4 sinh ra đối với từng loại chất thải điển hình đƣợc
liệt kê nhƣ sau:
 Chất thải của trâu bị: 65%
 Chất thải của gia cầm : 60%
 Chất thải của heo: 67%
Qua đó giá trị năng lƣợng của 1m3 Biogas chứa 62% CH4 khoảng
22MJ, tƣơng ứng với năng lƣợng điện khoảng 6kWh. Về hệ số tỷ lƣợng cháy,
nhu cầu khơng khí cho q trình cháy khoảng 9,6 m3 khơng khí/m3 CH4, tức
khoảng 5,75 m3 khơng khí/m3 Biogas [5].
Khí metan
Trong KSH, mêtan (CH4) là thành phần chủ yếu, chiếm tỷ lệ cao nhất.
Nó cũng là
phần chủ yếu của khí thiên nhiên (thƣờng chiếm trên 90%). Mêtan không
màu, không mùi, nhẹ bằng nửa khơng khí, ít hồ tan trong nƣớc. Nó hoá lỏng
ở nhiệt độ - 161,50C trong điều kiện áp suất khí quyển. Do vậy, việc hố lỏng
mêtan rất tốn năng lƣợng và ngƣời ta thƣờng khơng hố lỏng nó cũng nhƣ
khơng hố lỏng KSH và khí thiên nhiên. Khi cháy, mêtan có ngọn lửa màu lơ
nhạt và phản ứng sinh nhiệt:
12


CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882 kJ
Nhiệt trị (nhiệt lƣợng toả ra khi cháy hoàn toàn một đơn vị khối lƣợng
nhiên liệu) của mê- tan là: 35.906 kJ/m3 = 8.576 kcal/m3 [4].
Khí các_bon_níc
Thành phần chủ yếu thứ hai của KSH là khí các-bơ-níc (CO2). Khí này
khơng màu, khơng mùi, khơng cháy đƣợc, khơng duy trì sự sống, nặng gấp
rƣỡi khơng khí. Tỷ lệ các-bonníc cao sẽ làm giảm chất lƣợng của KSH [4].

Khí hidro sunfua
Trong thành phần của KSH có khí hi-đrơ sun- phua (H2S) là khí khơng
màu, có mùi hơi nhƣ mùi “trứng thối”, khiến cho KSH cũng có mùi hơi, giúp
ta dễ nhận biết đƣợc KSH nhờ khứu giác. Nồng độ H2S trong KSH sản xuất
từ chất thải ngƣời và gia cầm cao hơn từ các ngun liệu khác nên rất khó
chịu. Tuy nhiên, khí H2S cũng là khí cháy đƣợc nên khi đốt KSH sẽ hết mùi
hôi. Hidro sunfua rất độc. Nếu ngửi nhiều H2S sẽ đau đầu, buồn nôn, không
phân biệt đƣợc các mùi khác nhau.
Các khí CO2 và H2S khi hồ tan trong nƣớc tạo thành các axit gây ăn
mòn các bộ phận kim loại. Vì vậy trong cơng nghiệp, ngƣời ta phải lọc những
tạp chất này đi [4].
Khí Nito


Tính chất vật lý
Niơ là chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị. Khối lƣợng riêng của

nitơ là
1,146 kg/m3 ở 25 oC, 1 atm. Khí nitơ tồn tại ở khắp nơi, chiếm 78,084 % theo
thể tích khơng khí. Nitơ đơng đặc ở 63,34 0K và hố lỏng ở 77,4 0K.


Tính chất hóa học
Ở nhiệt độ bình thƣờng, trong khơng khí, khí nitơ khơng phản ứng với

các chất

13

khác. Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao (khoảng 1600 0C) nitơ phản ứng với O2 có
trong khơng khí tạo thành các NOx. Tuỳ thuộc vào lƣợng O2 tham gia phản
ứng mà chất tạo thành có thể là N2O, NO, NO2, N2O5,…
Hơi nƣớc
Trong khơng khí ln ln tồn tại một lƣợng hơi nƣớc nên thành phần
của biogas cũng chứa một lƣợng hơi nƣớc đáng kể có ảnh hƣởng đến q
trình cháy làm giảm lƣợng nhiệt sinh ra.
1.2.3.2 Tính chất của khí sinh học
Khí sinh học là một hỗn hợp khí nhẹ hơn khơng khí, nhiệt độ bốc lửa
khoảng 7000C(đối với dầu DO, khoảng 3500C; đối với xăng gas và propane
khoảng 500C). Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng Biogas khoảng 8700C [5].
Khí sinh học là một khí ƣớt vì nó chứa hơi nƣớc bão hòa bay hơi từ
dịch phân giải. Hơi nƣớc sẽ ngƣng tụ trong đƣờng ống và cần đƣợc tháo đi.
Vì thành phần của KSH thay đổi nên các tính chất của nó cũng thay đổi
theo. Ta lấy tỷ lệ phổ biến của khí Metan là 60%.
Nhiệt trị(nhiệt năng) của KSH chủ yếu đƣợc xác định bằng hàm lƣợng
mê-tan trong
thành phần của nó : QKSH = QCH4 × CH4 %
Trong đó QKSH là nhiệt trị của KSH, QCH4 là nhiệt trị của metan và CH4
% là hàm lƣợng metan theo thể tích. Sự có mặt của CO2 làm giảm hàm lƣợng
CH4 nghĩa là làm giảm chất lƣợng KSH. Thông thƣờng ngƣời ta lấy CH4 % =
60%. Khi đó khí sinh học có nhiệt trị là: 8.576 Kcal/m3 × 0,6 =5.146 Kcal/m3
[12].
1.2.4 Các yếu tố hóa lý ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học
Mơi trường yếm khí
Đây là yếu tố ảnh hƣởng lớn nhất đến quá trình phân hủy chất hữu cơ
của vi sinh vật, vi sinh vật tạo khí vi sinh vật trong hầm ủ rất nhạy cảm với
oxy, nếu hầm ủ có oxy thì hoạt động của vi sinh vật yếm khí yếu hay ngừng
hẳn [6].
14

Nhiệt độ
Có hai vùng nhiệt độ thích hợp cho sự lên men của vi khuẩn sinh khí
metan: một là messophilic(nhiệt độ trung bình) biến động từ 20 – 450C, và hai
là thermophilic (nhiệt độ cao) trong vùng nhiệt trên 450C. Nhiệt độ tối ƣu là
350C cho vùng thứ nhất và 550C cho vùng thứ hai.
Sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ ảnh hƣởng đến q trình sinh khí. Vi
khuẩn sinh khí methane rất nhạy cảm với nhiệt độ, nhiệt độ thay đổi cho phép
là 10C trong mỗi ngày.
Nhiệt độ dƣới 100C làm vi khuẩn hoạt động kém và gas sẽ khơng đƣợc
sinh ra hoặc rất ít. Tuy nhiên, là chúng vẫn hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ tối ƣu. Ở Việt Nam nhiệt độ trung bình từ 18 – 320C là thuận lợi cho
hoạt động của vi sinh, sinh khí metan [6].
Độ ẩm
Độ ẩm đạt 91,5 – 96% thì thích hợp cho vi khuẩn sinh metan phát triển,
ẩm độ lớn hơn 96% thì tốc độ phân hủy chất hữu cơ có giảm, sản lƣợng khí
sinh ra thấp [6].
Độ pH
pH cũng góp phần quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh
khí metan. Vi khuẩn sinh khí metan thích hợp ở pH 6,5 – 7. Khi pH lớn hơn 8
hay nhỏ hơn 6 thì hoạt động của nhóm vi khuẩn giảm nhanh [6].
Thành phần dinh dưỡng
Để đảm bảo q trình sinh khí bình thƣờng và liên tục phải cung cấp
đầy đủ nguyên liệu cho sự sinh trƣởng và phát triển của vi khuẩn. Thành phần
chủ yếu của nguyên liệu phải cấp là C và N. Ngoài việc cung cấp đầy đủ
nguyên liệu C và N cần phải đảm bảo tỉ lệ tƣơng ứng C/N. Tỉ lệ thích hợp sẽ
đảm bảo cân đối dinh dƣỡng cho hoạt động sống của vi sinh vật kỵ khí, trong
đó C sẽ tạo năng lƣợng còn N sẽ tạo cơ cấu của tế bào. Nhiều thí nghiệm cho
thấy với tỉ lệ C/N từ 25/1 – 30/1 thì sự phân hủy kỵ khí xảy ra tốt [6].

15


Hàm lượng chất rắn
Để hầm ủ hoạt động tốt thì hàm lƣợng chất rắn nên chiếm dƣới 9%,
hàm lƣợng này thay đổi theo mùa thƣờng từ 7 – 9%. Ở Việt Nam, vào mùa
khô, nhiệt độ cao khả năng sinh gas tốt thì hàm lƣợng chất rắn trong thiết bị
khí sinh học giảm nên việc cung cấp chất rắn cao hơn có thể chấp nhận và
ngƣợc lại. Tỉ lệ chất rắn trong nƣớc phân heo 6% là tối ƣu nhất để sinh gas
trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, với nhiệt độ trung bình 25 - 270C [1].
Tỉ lệ phân/nước
Nếu phân q lỗng thì lƣợng phân khơng đủ để phân hủy và
ngƣợc. Tốt nhất cho sự phân hủy biến thiên từ 1/3 hoặc 1/4 - 1/7 . Dịch thải
ra rất tốt có màu đen sậm. Nƣớc thải sau q trình phân hủy trong công nghệ
hầm ủ Biogas sẽ giảm mùi hôi, không thấy ruồi nhặng đeo bám tiêu diệt mầm
bệnh, nhất là ký sinh trùng và các bệnh lây lan khác [6].
Thời gian lưu phân trong hầm chứa
Thời gian lƣu là khoảng thời gian lý thuyết mà một phần tử hoặc một
đơn vị chất lỏng đi vào và lƣu tại hầm phân hủy. Đại lƣợng này đƣợc tính
bằng tỷ số giữa thể tích hầm phân hủy và thể tích nguyên liệu đi vào hầm
trong 1 ngày, đơn vị thời gian lƣu nƣớc là ngày.
Thời gian lƣu thích hợp nhất là nguyên liệu cần nằm trong bể từ 30 – 50
này [6].
Đối với chế độ nạp liên tục, nguyên liệu đƣợc bổ sung hàng ngày. Khi
một lƣợng nguyên liệu mới nạp vào, bó sẽ chiếm chỗ cho nguyên liệu cũ và
đẩy dần nguyên liệu cũ về phía lối ra. Thời gian lƣu chính bằng thời gian
nguyên liệu chảy qua thiết bị từ lối vào tới lối ra. Trong điều kiện Việt Nam,
tiêu chuẩn ngành 10TCN 97-2006 đã quy định thời gian lƣu đối với chất thải
động vật nhƣ bảng 4

16


Bảng 1.6. Thời gian lƣu đối với chất thải động vật theo tiêu chuẩn ngành
Vùng
I
II
III

Nhiệt độ trung bình về Thời gian lƣu (ngày)
mùa đông (oC)
10-15
55
15-20
40
≥ 20
30
Xử lý chất thải chăn nuôi bằng Biogas(2013) [10].

Các chất độc gây trở ngại trong quá trình lên men
Vi khuẩn sinh metan dễ bị ảnh hƣởng các độc tố và các hợp chất hữu
cơ. Theo nghiên cứu các chất sau đây ức chế quá trình lên men của vi khuẩn
kỵ khí:
Nồng độ cao của amonia, chất kháng sinh, thuốc trừ sâu, bột giặt và
kim loại nặng…là các yếu tố gây độc với vi sinh vật, ảnh hƣởng đến khả năng
sinh khí Biogas. Tỷ lệ C/N thấp trong hỗn hợp đầu vào sẽ làm tăng hàm lƣợng
amonia. Chất kháng sinh sử dụng trong thức ăn của động vật hoặc khi tiêm
phịng cho động vật có thể gây ra các tác động tiêu cực đến khả năng sinh
Biogas [6].

Bảng 1.7. Hàm lƣợng các chất ức chế quá trình lên men yếm khí
Tên hóa học
SO4 2NaCl
NO2
Cu
Cr
Ni
CNAlkyl benzen sulfonate
NH3
Na
K
Ca
Mg

Hàm lƣợng
5.000 ppm
40.000 ppm
5 mg/100 ml
100 mg/l
200 mg/l
200 - 500 mg/l
25 mg/l
20 - 40 ppm
1.500 - 3000 mg/l
3.000 - 5.500 mg/l
2.500 - 4.500 mg/l
2.500 - 4.500 mg/l
1.000 - 1.500 mg/l
Nguồn: Đặng Bình An ( 2007) [1].

17


1.2.5 Vai trị của cơng nghệ Biogas
 Tạo nguồn năng lƣợng tái sinh rẻ và phục vụ đời sống con ngƣời.
 Giữ gìn và bảo vệ mơi trƣờng vệ sinh trong sạch trong các khu vực
công đồng, cung cấp sản phẩm nông nghiệp sạch.
 Sử dụng tiện lợi và giải phóng sức lao động phụ nữ trong cơng việc nội
trợ. Đặc biệt là ở các khu vực miền núi. Biogas giup cho việc giảm bớt các
nhu cầu tiêu thụ gỗ củi, giảm chặt phá rừng.
 Tăng thu nhập cho các hộ gia đình thơng việc giảm chi phí về nhu cầu
chất đốt phục vụ sinh hoạt.
 Tạo nguồn phân bón hữu cơ vi sinh, giảm bớt sử dụng phân hóa học,
qua đó giảm bớt sự thối hóa và cải thiện đất trồng, nâng cao năng suất cây
trồng và nuôi cá trong hệ thống VAC gia đình [11].
 Giảm phát thải khí nhà kính .
 Hiện đại hố nơng thơn.
 Giải phóng phụ nữ, trẻ em khỏi cơng việc bếp núc và kiếm củi nặng
nhọc.
 Phát triển rộng rãi công nghệ KSH sẽ tạo ra một ngành nghề mới, giải
quyết đƣợc công ăn việc làm cho nhiều ngƣời.
 Dùng KSH thay thế xăng dầu, phân hoá học, thuốc trừ sâu, quốc gia sẽ
tiết kiệm đƣợc ngoại tệ cần chi để nhập dầu lửa và các sản phẩm hoá học.
 Sử dụng phụ phẩm KSH có tác dụng cải tạo đất, làm tăng độ phì nhiêu
của đất, hạn chế hiện tƣợng đất bị thối hố, xói mịn. Do đó tài ngun đất
đƣợc bảo tồn [4].
1.2.6 Tiềm năng và ứng dụng của Biogas
1.2.6.1 Tiềm năng phát triển của Biogas
Nƣớc ta là một nƣớc nơng nghiệp phát triển có số lƣợng vật ni rất lớn
với gần 5 triệu con bò, 3 triệu con trâu và 23 triệu con lợn nên lƣợng phân ủ

yếm khí biogas rất lớn.

18