tính toán, thiết kế hầm ủ biogas cho các cơ sở chăn nuôi gia súc các quy mô vừa và nhỏ trên địa bàn xả hữu định, huyện châu thành, tỉnh bến tre

Những năm qua, chăn nuôi có sự tăng trưởng nhanh cả về quy mô và giá trị, đồng thời sinh ra một lượng chất thải chăn nuôi khổng lồ mà nếu không được xử lý triệt để sẽ gây ảnh hưởng vô cù

LỜI CAM ĐOAN

Bản đồ án này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của giảng viên: Th.S Vũ Hải Yến Đề tài này không sao chép bất kỳ đồ án tốt nghiệp nào khác

Để hoàn thành đồ án này tôi đã sử dụng những tài liệu trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu tham khảo nào khác mà không được ghi Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

TP.HCM, ngày 17 tháng 6 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Thanh Nhàn

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, trước tiên phải kể đến công sức của cô

Vũ Hải Yến Em xin kính lời cảm ơn đến cô đã tận tình hướng dẫn, cung cấp cho em những kiến thức quý báu, những kinh nghiệm trong quá trình hoàn thành đồ án này

Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình đã động viên, tạo điều kiện để em thực hiện tốt bài đồ án này Xin cảm ơn cha, mẹ và các chị!

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Môi trường và Công nghệ sinh học trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho em trong quá trình học tập tại trường Chân thành cảm ơn các bạn bè đã góp ý, giúp đỡ, hỗ trợ sách vở, tài liệu và cả tinh thần để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong khoa Môi trường và Công nghệ sinh học và Thầy Hiệu Trưởng – PGS.TSKH Hồ Đắc Lộc thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

Trân trọng

TP.HCM, ngày 17 tháng 6 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Thanh Nhàn

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH vii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH CHĂN NUÔI Ở VIỆT NAM VÀ BẾN TRE TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY 5

1.1 Tình hình chăn nuôi và tiêu thụ thịt ở Việt Nam 5

1.2 Các hệ thống chăn nuôi 7

1.3 Xu hướng phát triển 8

1.4 Giới thiệu về Bến Tre 9

1.4.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội 9

1.4.1.1 Điều kiện tự nhiên 9

1.4.1.2 Kinh tế xã hội 10

1.4.2 Tình hình chăn nuôi 11

1.5 Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại tỉnh Bến Tre 12

1.5.1 Đặc điểm của chất thải chăn nuôi 12

1.5.1.1 Nguồn phát sinh chất thải 12

1.5.1.2 Khối lượng chất thải chăn nuôi 13

1.5.2 Thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi tại địa phương 14

1.6 Hiện trạng môi trường các cơ sở chăn nuôi tại tỉnh Bến Tre 15

1.7 Hiện trạng chăn nuôi tại huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre

18

1.7.1 Số lượng đàn gia súc 18

1.7.2 Hiện trạng môi trường 20

1.7.3 Giới thiệu sơ lược về xã Hữu Định thuộc huyện Châu Thành, tỉnh Bến

Tre 23

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC 25

2.1 Giới thiệu khí sinh học 25

2.2 Cơ sở sinh học và nguyên lý hoạt động của quá trình tạo khí sinh học 26

2.2.1 Sự chuyển hóa sinh học trong quá trình khí sinh học 26

2.2.1.1 Giai đoạn thủy phân và lên men 27

2.2.1.2 Giai đoạn tạo Axit acetic và 28

2.2.1.3 Giai đoạn tạo metan 28

2.2.2 Vi sinh vật khí sinh học 28

2.2.2.1 Vi khuẩn không sinh metan 29

2.2.2.2 Vi khuẩn sinh metan 30

2.2.3 Nguyên lý hoạt động của bể khí sinh học 30

2.2.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản sinh ra khí sinh học 31

2.2.4.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 31

2.2.4.2 Ảnh hưởng của pH 31

2.2.4.3 Các chất dinh dưỡng 31

2.2.4.4 Ảnh hưởng của lượng nguyên liệu nạp 32

2.2.4.5 Ảnh hưởng của các chất khoáng trong nguyên liệu nạp 32

2.2.4.6 Ảnh hưởng của tỉ lệ chất khô và độ pha loãng nguyên liệu 32

2.2.4.7 Ảnh hưởng của chất xúc tác 33

2.3 Thiết bị khí sinh học 34

2.3.1 Các thiết bị khí sinh học trên thế giới 34

2.3.1.1 Thiết bị khí sinh học nắp nổi 34

2.3.1.2 Thiết bị khí sinh học nắp cố định 36

2.3.1.3 Thiết bị túi chất dẻo 38

2.3.1.4 Loại thiết bị có bộ phận tích khí riêng 39

2.3.2 Một số thiết bị khí sinh học hiện tại ở Việt Nam 40

2.3.2.1 Thiết bị nắp nổi 40

2.3.2.2 Loại thiết bị có bộ phận chứa khí tách riêng 40

2.3.2.2.1 Túi ni lông có túi chứa khí tách riêng 40

2.3.2.2.2 Kiểu bể tự hoại có túi chứa khí tách riêng 41

2.3.2.3 Loại thiết bị nắp cố định 41

2.3.3 Một số công trình biogas được áp dụng phổ biến tại Việt Nam 46

2.4 Mô hình vườn – ao – chuồng (VAC) 49

2.4.1 Một số địa phương đã áp dụng mô hình VAC 50

2.4.2 Một số trang trại áp dụng mô hình VAC ở tỉnh Bến Tre và các khu vực lân cận 52

2.4.2.1 Mô hình VAC ở tỉnh Bến Tre 52

2.4.2.2 Mô hình VAC ở các khu vực lân cận 53

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HẦM Ủ BIOGAS CHO XÃ HỮU ĐỊNH 54

3.1 Đề xuất 54

3.2 Thuyết minh công nghệ 57

3.2.1 Phương án 1 57

3.2.2 Phương án 2 57

3.3 Tính toán, thiết kế hầm ủ khí sinh học 58

3.3.1 Các thông số ban đầu 58

3.3.1.1 Lượng cơ chất nạp hàng ngày, Sd (l/ngày) 58

3.3.1.2 Thể tích phân hủy, Vd ( ) 59

3.3.1.3 Công suất sinh khí của thiết bị, G ( /ngày) 59

3.3.1.4 Thể tích chứa khí, Vg ( ) 60

3.3.2 Các thông số kích thước của hầm ủ KT2 61

3.3.2.1 Bể phân hủy 61

3.3.2.2 Bể điều áp 61

3.3.2.3 Thiết kế các bộ phận phụ 62

3.3.2.3.1 Bể nạp nguyên liệu 62

3.3.2.3.2 Ống vào và ống ra 62

3.3.3 Các thông số kích thước của hầm ủ bằng túi HDPE 64

CHƯƠNG 4: DỰ TOÁN KINH PHÍ KẾ HOẠCH THI CÔNG - VẬN HÀNH 65

4.1 Dự toán kinh phí 65

4.1.1 Phương án 1 65

4.1.2 Phương án 2 66

4.1.3 Lựa chọn công nghệ 67

4.2 Kế hoạch thi công – vận hành 68

4.2.1 Kế hoạch thi công 68

4.2.2 Vận hành 71

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 74

Kết luận 74

Kiến nghị 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

PHỤ LỤC A 1

Bảng 2.1 Hiện tượng cộng hưởng và đối kháng của các cation đối với quá

Bảng 2.2 Hàm lượng chất khô của một số nguyên liệu 24 Bảng 3.1 Bảng thống kê các kích thước của hầm ủ biogas 60 Bảng 4.1 Kinh phí của 1 hầm ủ bằng túi HDPE 750 62

Bảng 4.3 Độ sâu (m) cho phép đào thành hố thẳng đứng 67 Bảng 4.4 Độ dốc nhỏ nhất cho phép của thành hố 67 Bảng 4.5 Những trục trặc và cách khắc phục 69

Bảng 2.1 Hiện tượng cộng hưởng và đối kháng của các cation đối với quá

Bảng 2.2 Hàm lượng chất khô của một số nguyên liệu 33 Bảng 3.1 Bảng thống kê các kích thước của hầm ủ biogas 63 Bảng 4.1 Kinh phí của 1 hầm ủ bằng túi HDPE 750 65

Bảng 4.3 Độ sâu (m) cho phép đào thành hố thẳng đứng 70 Bảng 4.4 Độ dốc nhỏ nhất cho phép của thành hố 70 Bảng 4.5 Những trục trặc và cách khắc phục 72

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Biểu đồ mức tăng trưởng giá trị trung bình/năm của ngành

chăn nuôi qua các giai đoạn 6 Hình 1.2 Biểu đồ sản lượng xẻ thịt qua các năm 6

Hình 1.5 Làng trồng hoa, cây cảnh ở Chợ Lách 11 Hình 1.6 Đàn vịt được chăn thả ngay bên bờ sông 16

Hình 1.7 Một hộ chăn nuôi ở xã Thành Thới B, huyện Mỏ Cày Nam xả

trực tiếp phân heo ra mương vườn 16 Hình 1.8 Một hộ chăn nuôi tại xã Thành Thới A – huyện Mỏ Cày Nam 17 Hình 1.9 Nước thải tại cơ sở chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường 17 Hình 1.10 Bản đồ huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre 18 Hình 1.11 Chất thải chăn nuôi được thải trực tiếp ra sông 20 Hình 1.12 Phân bò vương vãi khắp nơi, rất hôi thối, dơ bẩn 21 Hình 1.13 Một dòng kênh ô nhiễm ở Châu Thành 21 Hình 1.14 Các chuồng trại chăn nuôi được xây gần nơi ở 23 Hình 1.15 Bản đồ xã Hữu Định, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre 23 Hình 2.1 Các giai đoạn biến đổi sinh học của quá trình tạo khí sinh học 27 Hình 2.2 Vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ tạo khí sinh học 29 Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo thiết bị khí sinh học 34 Hình 2.4 Thiết bị nắp nổi không có gioăng nước kiểu của Ấn Độ 35 Hình 2.5 Thiết bị nắp nổi có gioăng nước kiểu của Viện Năng lượng 35 Hình 2.6 Thiết bị nắp nổi không có gioăng của Đức 36 Hình 2.7 Thiết bị nắp cố định kiểu phổ biến hiện nay của Trung Quốc 38

Hình 2.8 Thiết bị nắp cố định kiểu bán cầu lấy khí lắp ở cổ bể phân hủy

Hình 2.10 Thiết bị nắp nổi kiểu Viện Năng lượng và kiểu Đồng Nai 40

Hình 2.11 Thiết bị kiểu túi ni long với túi khí tách riêng 41 Hình 2.12 Thiết bị kiểu bể tự hoại có túi chứa khí tách riêng 41 Hình 2.13 Thiết bị nắp nổi kiểu RDAC – 2 42 Hình 2.14 Thiết bị nắp cố định kiểu Đồng Nai 43 Hình 2.15 Thiết bị nắp cố định kiểu RDAC – 1 43 Hình 2.16 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT1 45 Hình 2.17 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT2 45 Hình 2.18 Túi ủ biogas bằng bạt nhựa HPDE 46 Hình 2.19 Hệ thống túi ủ biogas quy mô lớn 46 Hình 2.20 Một số hình ảnh đang thi công hầm biogas KT1 47

Hình 2.22 Một số hình ảnh về túi biogas bằng PE 48 Hình 2.23 Một số hình ảnh về hầm biogas composite 48 Hình 2.24 Một số hình ảnh về hầm biogas bằng vật liệu HPDE 49

Hình 2.25 Mô hình nuôi lợn rừng của ông Trự, xã Quang Vinh, huyện

Hình 2.27 Ông Lê Đình Xuân giới thiệu mô hình của mình 51

LỜI MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là nước nông nghiệp với khoảng 73% dân số sống ở vùng nông thôn

Do vậy, phát triển kinh tế nông nghiệp và nông thôn là một trong những mục tiêu được Đảng và Nhà nước hết sức chú trọng, trong đó có phát triển kinh tế hộ gia đình thông qua các hoạt động phát triển chăn nuôi Những năm qua, chăn nuôi có sự tăng trưởng nhanh cả về quy mô và giá trị, đồng thời sinh ra một lượng chất thải chăn nuôi khổng

lồ mà nếu không được xử lý triệt để sẽ gây ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng đến môi trường xung quanh và sức khỏe của cộng đồng dân cư

Hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi gây ra đang ngày một tăng

ở mức báo động, bởi hầu hết các chất thải trong chăn nuôi đều chưa được xử lý trước khi thải ra môi trường Có thể nói chất thải chăn nuôi ở nước ta đã và đang trở thành một vấn nạn xã hội Mỗi năm khoảng hơn 80 triệu tấn chất thải rắn, vài chục tỷ khối nước thải và vài trăm triệu tấn khí thải của ngành chăn nuôi phát thải hầu như chưa được kiểm soát hiệu quả

Quan trọng hơn hết là vấn đề xử lý chất thải chăn nuôi tại các cơ sở chăn nuôi Hiện nay, chất thải chăn nuôi được xử lý khá hiệu quả bằng phương pháp sử dụng hầm

ủ biogas, tuy nhiên kinh phí xây dựng và lắp đặt hầm ủ biogas lại quá cao đối với các

cơ sở chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ do đa số các cơ sở có thu nhập thấp, chăn nuôi để tích lũy vốn và theo giá thị trường không ổn định, nên việc đầu tư xử lý chất thải, nước thải chưa được quan tâm đúng mức Mặt khác, một số cơ sở chăn nuôi đã có hầm ủ biogas thì lại chưa đạt yêu cầu do còn một vài hạn chế trong việc xây lắp như xây dựng túi, hầm biogas không đúng kỹ thuật hoặc bị quá tải

Bến Tre là 1 tỉnh thuộc vùng đồng bằng sông Cửu Long có nền nông nghiệp khá phát triển, trong đó chăn nuôi được xem là một ngành sản xuất chính Hiện nay, chăn nuôi gia súc, gia cầm ở Bến Tre đang phát triển mạnh và góp phần đáng kể trong việc

nâng cao đời sống của người dân Hiện nay tỉnh đang có đàn gia súc trên 600.000 con

và gần 6 triệu gia cầm

Xã Hữu Định, huyện Châu Thành là 1 trong những xã phát triển mạnh về chăn nuôi của tỉnh Bến Tre, đồng thời cũng tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi Mục đích của đề tài này là xây dựng một hệ thống hầm ủ biogas tập trung để xử lý chất thải chăn nuôi cho những cơ sở chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ chưa

đủ điều kiện tài chính cũng như kiến thức trong việc xây dựng hầm ủ biogas Ngoài công tác xử lý chất thải chăn nuôi bảo vệ môi trường, hầm ủ biogas tập trung còn có thể tận dụng nguồn phân nước thải bỏ đi tái sử dụng tạo nguồn năng lượng, tận dụng phụ phẩm khí sinh học làm phân bón cho cây trồng, rau màu tại địa phương, thông qua

đó giúp nông dân nâng cao ý thức trong việc bảo vệ môi trường và phát triển nghề chăn nuôi bền vững Do đó đề tài "Tính toán, thiết kế hầm ủ biogas cho các cơ sở chăn nuôi gia súc vừa và nhỏ tại xã Hữu Định, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre" là công việc quan trọng nhằm mục đích tận dụng phế phẩm, tạo năng lượng sạch góp phần bảo vệ môi trường

1.2 Mục đích nghiên cứu

Tính toán, thiết kế hầm ủ biogas cho các cơ sở chăn nuôi gia súc quy mô vừa và

nhỏ trên địa bàn xã Hữu Định, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tiến hành tìm hiểu hiện trạng các hộ chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Bến Tre, lựa

chọn đối tượng để tính toán thiết kế hầm ủ biogas

- Tìm hiểu phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm ủ biogas

- Tính toán hầm ủ biogas và dự toán kinh phí cho công trình

- Bản vẽ thiết kế công nghệ hầm ủ biogas và mặt bằng

- Đưa ra kết luận và kiến nghị

1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp và xử lý các tài liệu liên quan đến đề tài:

 Tài liệu về hiện trạng môi trường tại xã Hữu Định, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre

 Tài liệu về tình hình quản lý môi trường tại các cơ quan quản lý môi trường trên địa bàn xã

 Tài liệu về tình hình đầu tư xử lý chất thải chăn nuôi tại địa bàn xã

 Tài liệu về nguồn gốc phát sinh chất ô nhiễm, thành phần, tính chất và các tác động đến môi trường của chất thải chăn nuôi

 Tài liệu về khí sinh học

 Thu thập tài liệu tại UBND huyện Châu Thành, UBND xã Hữu Định

- Tham khảo ý kiến chuyên gia

 Tham vấn ý kiến giáo viên hướng dẫn về nội dung đề tài

 Tham khảo ý kiến của cán bộ môi trường trong quá trình lấy thông tin, số liệu cho đề tài

- Phương pháp dự báo, tính toán, thiết kế

 Dự báo lượng chất thải chăn nuôi sẽ phát sinh vào những năm tới

 Tính toán, thiết kế hầm ủ biogas

1.5 Giới hạn nghiên cứu

Đề tài này chỉ tính toán, thiết kế hầm ủ biogas giới hạn trong xã Hữu Định – Châu Thành – Bến Tre, với 2660 con heo và 407 con bò

1.6 Ý nghĩa của đề tài

- Ý nghĩa khoa học:

 Cung cấp giải pháp khoa học, hợp lý an toàn để xử lý chất thải chăn nuôi

 Giảm khí thải nhà kính

- Ý nghĩa thực tiễn:

 Cung cấp giải pháp rẻ tiền, hiệu quả, phù hợp

1.7 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp ngoài phần mở đầu và kết luận, gồm 5 chương:

Mở đầu

Chương 1: Tổng quan về tình hình chăn nuôi ở Việt Nam và Bến Tre trong những năm gần đây

Chương 2: Tổng quan về công nghệ khí sinh học

Chương 3: Hiện trạng chăn nuôi tại xã Hữu Định, huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre Chương 4: Đề xuất phương án và tính toán, thiết kế hầm ủ biogas cho xã Hữu Định Chương 5: Dự toán kinh phí kế hoạch thi công – vận hành

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH CHĂN NUÔI Ở VIỆT

NAM VÀ BẾN TRE TRONG NHỮNG NĂM GẦN ĐÂY

1.1 Tình hình chăn nuôi và tiêu thụ thịt ở Việt Nam

Ngành chăn nuôi của nước ta đã và đang đóng góp đáng kể cho GDP (tổng sản phẩm nội địa) ngành nông nghiệp, trong đó phải thừa nhận vai trò của ngành chăn nuôi heo – một ngành chăn nuôi truyền thống và chủ chốt của nước ta Song, đây cũng là ngành đang gây bức xúc trong cộng đồng về vấn nạn ô nhiễm môi trường do hoạt động chăn nuôi heo thải ra

Phát triển chăn nuôi theo hướng tập trung và chuyên môn hóa cao là một trong những nội dung quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa sản xuất nông nghiệp của nước ta trong thời kỳ phát triển mới Theo Tổng Cục Thống kê Việt Nam năm 2011, dân số Việt Nam đạt 87,84 triệu người, đứng thứ 13 thế giới về quy mô dân số và là một trong những nước có mật độ dân số rất cao, khoảng 265 người/ Nhu cầu thực phẩm trong điều kiện dân số tăng và đời sống ngày càng được nâng cao đã và đang đặt

ra cho các nhà quản lý nông nghiệp phải nhanh chóng hiện đại hóa sản xuất nông nghiệp Trong khi diện tích dành cho sản xuất nông nghiệp ngày càng giảm do phát triển đô thị, công nghiệp, giao thông và các công trình dịch vụ khác, phát triển chăn nuôi theo hướng tập trung, nâng cao quy mô là xu thế tất yếu nhằm nâng cao năng suất

và chất lượng thịt, trứng, sữa cung cấp cho nhân dân và cho xuất khẩu

Theo Tổng cục thống kê, tổng đàn gia súc gia cầm tại thời điểm năm 2012, đàn heo cả nước có 26,5 triệu con, giảm 2,1% so với cùng thời điểm năm 2011, trong đó đàn heo nái có 4,0 triệu con, giảm 0,5%; đàn trâu có 2,6 triệu con, giảm 3,1%; đàn bò

có 5,2 triệu con, giảm 4,5% [33]

Hình 1.1 Biểu đồ mức tăng trưởng giá trị trung bình/năm của ngành chăn nuôi qua

các giai đoạn

Hình 1.2 Biểu đồ sản lượng xẻ thịt qua các năm

Theo xu hướng tiêu dùng hiện nay, nhu cầu các loại thịt vẫn tăng cao trong thời gian tới, đặc biệt thịt heo vẫn chiếm tỷ lệ cao nhất 63 - 65% trong tổng số các loại thịt

Vì vậy ngành chăn nuôi heo vẫn đóng một vai trò rất quan trọng trong cung cấp thực phẩm tiêu dùng của con người

Bên cạnh tình hình chăn nuôi lấy thịt, chăn nuôi bò sữa cũng phát triển mạnh trong những năm gần đây và không chỉ cung cấp sữa tươi cho tiêu thụ mà còn cung cấp cho các nhà máy chế biến sữa Theo số liệu thống kê ngày 1/10/2012 của Tổng cục

Thống kê thì tổng đàn bò sữa năm 2012 của cả nước đạt khoảng 167 ngàn con, tăng hơn 24 ngàn con, với tốc độ tăng trưởng đạt 17%/năm [12]

Bảng 1.1 Số lượng gia súc và sản lượng sản phẩm chăn nuôi nước ta năm

2009

(Nguồn: Tổng Cục Thống kê Việt Nam, 2011)

1.2 Các hệ thống chăn nuôi

"Sản xuất chăn nuôi ở Việt Nam thường tập trung ở các hộ quy mô nhỏ Chủ yếu

là chăn nuôi tận dụng và sử dụng lao động gia đình Theo báo cáo của IFPRI (International Food Policy Research Institute) và Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, hơn 92% người sản xuất chăn nuôi chỉ sử dụng lao động của hộ gia đình trong sản xuất chăn nuôi" [15] Tuy nhiên các hộ không chỉ tập trung vào chăn nuôi mà còn

đa dạng hoá cả các hoạt động trồng trọt và phi nông nghiệp khác Trong các vùng chăn nuôi của Việt Nam, Đông Nam Bộ là nơi tập trung cao nhất các gia trại chăn nuôi gia

cầm hàng hoá quy mô lớn

Tuỳ theo điều kiện sinh thái và tình hình thực tiễn của các địa phương, có thể lựa

chọn các hình thức chăn nuôi trang trại khác nhau Theo đó, có các loại hình sau:

 Trang trại chăn nuôi hộ gia đình theo quy hoạch (chỉ một chủ trang trại đầu tư)

 Trang trại gắn với khu chăn nuôi tập trung (có nhiều chủ trang trại đầu tư)

Loại gia súc Đơn vị tính Đầu con Sản phẩm (ngàn tấn)

Thịt hơi Sữa, trứng

Trâu Ngàn con 2886,6 74,96 278,19

Bò Ngàn con 6103,3 257,779 278,19 Heo Ngàn con 27627,7 2908,5

Ngựa Ngàn con 102,2

Dê, cừu Ngàn con 1375,1

 Trang trại chăn nuôi hỗn hợp (vừa chăn nuôi vừa trồng trọt kết hợp nuôi trồng thuỷ sản)

Tuy vậy, tất cả các loại hình chăn nuôi trang trại đều phải nằm trong vùng quy hoạch lâu dài của các địa phương, xa khu dân cư, xa khu công nghiệp, bảo đảm điều kiện vệ sinh thú y, bảo vệ môi trường sinh thái [35]

1.3 Xu hướng phát triển

Chăn nuôi là ngành kinh tế đã và đang ngày một khẳng định sức phát triển của mình trong kinh tế nông nghiệp, nông thôn nước ta Giá trị ngành chăn nuôi ước đạt 11.000 tỷ USD và có tốc độ tăng trưởng từ 6 - 8%/năm Hình thức chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán, tự tiêu đang có xu hướng nhường chỗ cho những trang trại chăn nuôi có quy

mô lớn, trang thiết bị hiện đại, quy trình công nghệ chăn nuôi tiên tiến, đảm bảo vệ sinh môi trường và sản xuất thực phẩm an toàn đủ sức cạnh tranh và ngày một đáp ứng nhu

cầu thị trường tiêu dùng trong nước cũng như hướng tới xuất khẩu

Trong những năm gần đây, với nhiều nỗ lực nghiên cứu, tham khảo tìm tòi của các nhà quản lý, nhà khoa học, các chủ trang trại,… đã có nhiều biện pháp xử lý chất thải được khuyến cáo và áp dụng rộng rãi, nhiều thể chế đã được ban hành và áp dụng, nhiều chính sách đầu tư được ban hành,… Trong đó, xu hướng xây dựng trang trại chăn nuôi thân thiện với môi trường là một xu hướng tiến bộ, giải quyết tận gốc vấn đề

và có tính ổn định lâu dài, mang tầm chiến lược giúp chăn nuôi có tính bền vững cao trong quá trình phát triển và không ngừng nâng cao năng suất, chất lượng, đảm bảo sức khỏe cộng đồng, tăng tính cạnh tranh và đảm bảo lợi nhuận cho người chăn nuôi Chính vì vậy, chăn nuôi trang trại gắn liền với công tác bảo vệ môi trường là xu hướng tất yếu cho ngành chăn nuôi phát triển bền vững Do đó, việc khuyến cáo các mô hình chăn nuôi xây dựng theo hướng sản xuất thân thiện với môi trường là một việc làm cần thiết và phù hợp với xu thế phát triển và hội nhập của kinh tế nông thôn ngày nay [18]

1.4 Giới thiệu về Bến Tre

Hình 1.3 Bản đồ tỉnh Bến Tre

Bến Tre là một trong 13 tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, có diện tích tự nhiên là 2.315 , được hình thành bởi cù lao An Hoá, cù lao Bảo, cù lao Minh và do phù sa của 4 nhánh sông Cửu Long bồi tụ (gồm sông Tiền dài 83 km, sông Ba Lai dài 59 km, sông Hàm Luông dài 71 km và sông Cổ Chiên dài 82 km)

1.4.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội

1.4.1.1 Điều kiện tự nhiên

Tỉnh Bến Tre có hình rẽ quạt, đầu nhọn nằm ở thượng nguồn, với các hệ thống kênh rạch chằng chịt Phía Bắc giáp tỉnh Tiền Giang có ranh giới chung là sông Tiền, phía Tây và Nam giáp tỉnh Vĩnh Long và tỉnh Trà Vinh có ranh giới chung là sông Cổ Chiên, phía Đông giáp biển Đông với chiều dài bờ biển 65 km

Bến Tre nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo nhưng lại nằm ngoài ảnh hưởng của gió mùa cực đới nên nhiệt độ cao, ít biến đổi trong năm, nhiệt độ trung bình hằng năm từ 26°C – 27°C Lượng mưa trung bình hằng năm từ 1.250 mm – 1.500 mm Trong mùa khô, lượng mưa vào khoảng 2 - 6% tổng lượng mưa cả năm Địa hình của Bến Tre bằng phẳng, rải rác những giồng cát xen kẽ với ruộng vườn, không có rừng cây lớn, chỉ có một số rừng chồi và những dải rừng ngập mặn ở ven

biển và các cửa sông Những con sông lớn nối từ biển Đông qua các cửa sông chính (cửa Đại, cửa Ba Lai, cửa Hàm Luông, cửa Cổ Chiên) ngược về phía thượng nguồn đến tận Campuchia, cùng hệ thống kênh rạch chằng chịt khoảng 6.000 km đan vào nhau bồi đắp phù sa cho ba dải cù lao là một lợi thế của Bến Tre trong phát triển giao thông thủy, hệ thống thủy lợi, phát triển kinh tế biển, kinh tế vườn, trao đổi hàng hoá với các tỉnh lân cận Từ Bến Tre, tàu bè có thể đến thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh miền Tây Ngược lại, tàu bè từ thành phố Hồ Chí Minh về các tỉnh miền Tây đều phải qua Bến Tre Tỉnh Bến Tre có độ cao trung bình từ 1 - 2 m so với mực nước biển, thấp dần

từ Tây Bắc xuống Đông Nam, độ cao chênh lệch khá lớn, tối đa là 3,5 m Địa hình bờ biển của tỉnh chủ yếu là các bãi bồi rộng với thành phần chủ yếu là bùn hoặc cát Khi triều rút, các bãi bồi nổi lên và trải rộng ra biển hàng ngàn mét, tạo thuận lợi cho nuôi

trồng hải sản

1.4.1.2 Kinh tế xã hội

Bến Tre cũng có diện tích trồng lúa khá lớn do phù sa sông Cửu Long bồi đắp, đặc biệt là ở Hàm Luông Cây lương thực chính là lúa, hoa màu phụ cũng chiếm phần quan trọng là khoai lang, bắp và các loại rau Mía được trồng nhiều tại các vùng đất phù sa ven sông rạch; nổi tiếng nhất là các loại mía tại Mỏ Cày và Giồng Trôm Diện

tích trồng thuốc lá tập trung ở Mỏ Cày, nơi có loại thuốc thơm cũng nổi tiếng

Hình 1.4 Cánh đồng lúa ở Bến Tre

Hình 1.5 Làng trồng hoa, cây cảnh ở Chợ Lách

Bến Tre có nhiều loại cây ăn trái như cam, quít, sầu riêng, chuối, chôm chôm, măng cụt, mãng cầu, xoài cát, bòn bon, khóm, vú sữa, bưởi da xanh, trồng nhiều ở huyện Chợ Lách, Giồng Trôm, Mỏ Cày và Châu Thành Ngoài ra còn có đặt sản là kẹo dừa, bánh tráng Mỹ Lồng, bánh phồng Sơn Đốc Làng nghề Cái Mơn, huyện Chợ Lách, hàng năm cung ứng cho thị trường hàng triệu giống cây ăn quả và cây cảnh nổi tiếng khắp nơi Năm 2012, tỉnh Bến Tre đề ra mục tiêu cơ bản của năm là tăng trưởng kinh tế đạt 10%, cải thiện đời sống nhân dân, giảm tỷ lệ hộ nghèo xuống còn 11%, bảo đảm an sinh xã hội, giữ vững ổn định chính trị

1.4.2 Tình hình chăn nuôi

Chăn nuôi là nghề nghiệp truyền thống của nhân dân Nam Bộ nói chung và của nhân dân Bến Tre nói riêng Do tập quán của nhân dân thường tập trung sinh sống dọc theo tuyến các kênh rạch, vì vậy chuồng trại các loại vật nuôi, gia súc gia cầm cũng được xây dựng gần nguồn nước hoặc ngay trên các kênh rạch hay thả rong Số lượng đàn gia súc, gia cầm tăng nhanh hàng năm, mặc dù có giảm đi do dịch cúm gia cầm vào những năm 2003, 2004 nhưng sau đó lại tiếp tục phát triển và tăng cao vào năm

2008, và đến năm 2012 thì tổng đàn heo toàn tỉnh đạt 440.000 con, tăng 2% so cùng

kỳ; đàn bò ước 164.000 con, giảm 1,5% so cùng kỳ, đàn gia cầm xấp xỉ 5 triệu con, tăng 4,9% so cùng kỳ [29]

Theo Báo cáo về tình hình thực hiện Nghị quyết Hội đồng Nhân dân tỉnh Bến Tre

về phát triển kinh tế - xã hội năm 2011 và nhiệm vụ, giải pháp thực hiện năm 2012 của tỉnh Bến Tre, tình hình chăn nuôi tiếp tục phát triển theo hướng chất lượng và hiệu quả nhờ áp dụng các hình thức lai tạo và nhân giống mới, giá cả các loại thịt gia súc, gia cầm đều tăng nên thu nhập của người chăn nuôi được nâng lên Các dịch bệnh nguy hiểm như: heo tai xanh, cúm gia cầm, lở mồm long móng không xảy ra; riêng các bệnh thông thường trên gia súc như bệnh tụ huyết trùng, phó thương hàn, tiêu chảy xảy ra rải rác ở các huyện và được điều trị kịp thời, không để lây lan trên diện rộng Hiện ngành chức năng và các địa phương tiếp tục tăng cường tuyên truyền về phòng chống dịch bệnh trên vật nuôi, thực hiện vệ sinh, tiêu độc chuồng trại, quản lí chăn nuôi theo hướng an toàn sinh học [6]

Từ cuối quý 1/2012 tình hình chăn nuôi heo gặp khó khăn do giá cả đầu ra heo hơi ở mức thấp vì ảnh hưởng thông tin sử dụng chất cấm trong chăn nuôi, tuy nhiên đàn heo vẫn giữ đàn chưa có xu hướng giảm, đàn gia cầm tăng so với cùng kỳ; riêng đàn bò giảm do nhu cầu tiêu thụ và giá thịt bò tăng, số lượng bò xuất chuồng tăng nhanh hơn số sinh mới; mô hình chăn nuôi tiếp tục phát triển theo hướng trang trại, an

toàn sinh học

1.5 Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại tỉnh Bến Tre

1.5.1 Đặc điểm của chất thải chăn nuôi

1.5.1.1 Nguồn phát sinh chất thải

Trong quá trình chăn nuôi, chất thải chăn nuôi phát sinh bao gồm:

 Chất thải do bản thân vật nuôi: phân, nước tiểu, lông, vẩy da,

 Nước: từ quá trình tắm rửa gia súc, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh vật dụng trong chăn nuôi,

 Thức ăn thừa, thức ăn rơi vãi, vật dụng chăn nuôi, vật phẩm thú y, vỏ bao chứa thức ăn,

 Xác vật nuôi chết

 Khí thải từ chuồng nuôi; từ hố chứa phân, nước thải; nơi chế biến thức ăn cho gia súc

 Tiếng ồn phát sinh chủ yếu từ chuồng nuôi gia súc

1.5.1.2 Khối lượng chất thải chăn nuôi

Theo tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hệ số tải lượng thải của gia súc, gia cầm là: 4 tấn/con/năm đối với bò, 0,2 tấn/con/năm đối với trâu, 0,7 tấn/con/năm đối với heo, 0,02 tấn/con/năm đối với gia cầm Như vậy, tổng khối lượng chất thải trong chăn nuôi của

một số xã, huyện được thống kê trong bảng 1.2:

Bảng 1.2 Lượng chất thải chăn nuôi phát sinh trên địa bàn 25 xã năm 2012

(Nguồn: Trung tâm Kỹ thuật Môi trường, năm 2012) [10]

Hoạt động chăn nuôi thải ra một lượng chất thải rất lớn, ở dạng rắn và lỏng gây ô nhiễm môi trường như phân, nước tiểu, nước rửa chuồng, ổ lót, xác chết vật nuôi, thức

ăn thừa, Thành phần chất thải này rất đa dạng và có thể gây ô nhiễm cao Nguồn phát sinh chủ yếu là những trang trại chăn nuôi, tại các khu tập trung dân cư, những cánh đồng sản xuất nông nghiệp Đây chính là yếu tố gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng môi trường, nhất là nguồn nước nếu không được quan tâm đúng mức Khối lượng chất thải sinh ra từ vật nuôi trong 24 giờ tùy thuộc vào chủng loại, loài, giai đoạn sinh trưởng, chế độ dinh dưỡng, trọng lượng gia súc, phương thức vệ sinh chuồng trại

1.5.2 Thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi tại địa phương

Số lượng đàn heo của tỉnh trên 400.000 con, với số hộ chăn nuôi khoảng 30.000

hộ (qui mô trang trại và hộ gia đình), tập trung chủ yếu tại 02 huyện Mỏ Cày Bắc và

Mỏ Cày Nam Huyện Mỏ Cày Bắc có 1.952 hộ chăn nuôi, trong đó có 1.434 hộ đã xây dựng hầm biogas xử lý chất thải, số lượng hộ không có hầm biogas chủ yếu tập trung ở các hộ chăn nuôi quy mô dưới 50 con heo Huyện Mỏ Cày Nam có 12.498 hộ chăn

nuôi, trong đó có 6.858 hộ đã xây dựng hầm biogas xử lý chất thải, các hộ chăn nuôi còn lại xây dựng hầm tự hoại từ 2 - 3 ngăn để xử lý chất thải [8]

Mặc dù việc thu gom và xử lý chất thải trong chăn nuôi được người chăn nuôi thực hiện triệt để, đồng bộ bằng biện pháp xây dựng hầm ủ Biogas, góp phần cho ngành chăn nuôi mang tính bền vững hơn, nhưng một số nơi bà con nhận thấy vẫn còn nhiều khó khăn, trở ngại như bệnh tật phát sinh, chi phí đầu tư cao trong thiết kế xây

dựng hầm biogas, điện, nước, công chăm sóc

1.6 Hiện trạng môi trường các cơ sở chăn nuôi tại tỉnh Bến Tre

Tình trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi vẫn là vấn đề bức xúc nhất của tỉnh Bến Tre hiện nay Mật độ hộ chăn nuôi heo tại các xã rất cao, trong đó các hộ chăn nuôi qui mô nhỏ (dưới 50 đầu heo) chiếm số lượng nhiều nhất, hầu hết các hộ này không xử lý chất thải chăn nuôi mà xả thải thẳng ra môi trường Nguyên nhân do đa số các hộ này có thu nhập thấp, chăn nuôi để tích lũy vốn, chăn nuôi theo giá thị trường nên không ổn định, không có khả năng đầu tư xử lý chất thải Hơn nữa do đặc điểm Bến Tre có địa hình thấp, hệ thống kênh rạch chằng chịt, dân cư đông và sinh sống phân tán; chuồng trại chăn nuôi nằm xen kẽ với nhà ở, cạnh nguồn nước cho nên việc kiểm soát dịch bệnh, khống chế ô nhiễm là rất khó Riêng với các cơ sở có quy mô trung bình và lớn, phần lớn chủ chăn nuôi có áp dụng công nghệ xử lý bằng hầm tự hoại nhưng hiệu quả xử lý chưa đạt yêu cầu, chỉ tiêu ô nhiễm đều vượt giới hạn cho phép theo QCVN 01 - 14: 2010/BNNPTNT Đăc biệt trong chất thải chăn nuôi chứa

phần lớn là phân và nước tiểu vật nuôi nên hàm lượng Coliform vượt rất cao, bên cạnh

đó còn có sự hiện diện của E.coli và vi khuẩn Salmonella, đây là một trong những

nguồn thải nguy hiểm với khả năng gây ô nhiễm cao và dễ phát sinh dịch bệnh [10]

Hình 1.6 Đàn vịt được chăn thả ngay bên bờ sông

Hình 1.7 Một hộ chăn nuôi ở xã Thành Thới B, huyện Mỏ Cày Nam xả trực tiếp

phân heo ra mương vườn

Hình 1.8 Một hộ chăn nuôi tại xã Thành Thới A – huyện Mỏ Cày Nam

Do quy mô sản xuất chăn nuôi chủ yếu là vừa và nhỏ nên công tác bảo vệ môi trường chăn nuôi còn rất khó thực hiện bởi sức đầu tư cho các công trình xử lý chất thải, hóa chất sát trùng, xây dựng chuồng trại hợp lý,… còn quá tầm đầu tư của nhiều

hộ Trong khi đó, các tác động của chính sách về bảo vệ môi trường chăn nuôi hiện nay

ít đến được với hộ nông dân Các cơ chế về xây dựng khu xử lý chất thải, xây hầm biogas… rất khó áp dụng tại các hộ gia đình Kinh phí hỗ trợ rất nhỏ và chỉ đi theo dự

án riêng lẻ, rải rác, phụ thuộc vào ngân sách của tỉnh theo từng năm hoặc theo sự giúp

đỡ của các tổ chức về bảo vệ môi trường

Hình 1.9 Hầm ủ biogas chưa xử lý hiệu quả chất thải

1.7 Hiện trạng chăn nuôi tại huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre

1.7.1 Số lượng đàn gia súc

Hình 1.10 Bản đồ huyện Châu Thành, tỉnh Bến Tre

Châu Thành là một huyện của tỉnh Bến Tre thuộc đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam Huyện có diện tích 224,82 và dân số là 157.138 người Huyện lị là thị trấn Châu Thành nằm trên đường quốc lộ 60 cách thành phố Bến Tre khoảng 10 km về hướng bắc và cách thành phố Mỹ Tho khoảng 7 km về hướng nam Việc phát triển kinh tế xã hội ở huyện tương đối thuận lợi, song tình hình chăn nuôi heo gặp khó khăn

do giá cả đầu ra heo hơi ở mức thấp từ cuối quí 1/2012 vì ảnh hưởng thông tin sử dụng chất cấm trong chăn nuôi Theo thông tin của Cục thú y huyện Châu Thành năm 2012, tổng đàn gia súc được thống kê theo bảng 3.1.:

Bảng 1.3 Tổng đàn gia súc huyện Châu Thành 11/2012

Theo số liệu thống kê vào thời điểm tháng 11/2012, đàn heo trên địa bàn huyện hiện có trên 42.000 con, gần 2.000 trâu, bò, trên 3.000 con dê, trên 324.000 con gà và trên 18.000 con vịt Nhìn chung, năm 2012 tình hình chăn nuôi vẫn duy trì, đa dạng về chủng loại Tuy nhiên, các nông hộ nuôi heo gặp khó khăn về giá đầu ra Hiện giá heo hơi khoảng 42 ngàn đồng/kg Trong khi đó, năm qua, thức ăn tăng 4 lần trung bình từ

10 ngàn đến 15 ngàn đồng/bao/lần [11]

1.7.2 Hiện trạng môi trường

Trong thời gian gần đây, hoạt động sản xuất, kinh doanh ở huyện Châu Thành phát triển khá mạnh, nhất là chăn nuôi heo, đã tác động lớn đến môi trường sống trong cộng đồng Gần đây, khi có chủ trương di dời các ngành sản xuất gây ô nhiễm ra khỏi thành phố Bến Tre thì huyện Châu Thành trở thành địa bàn mới cho các cơ sở đó Trong đó, phần lớn các cơ sở chưa tuân thủ tốt các biện pháp bảo vệ môi trường Chủ

cơ sở không hợp đồng thu gom chất thải mà thường tập trung lại đốt hoặc thải trực tiếp

ra môi trường xung quanh, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt và không khí, đăc

biệt là chăn nuôi heo

Hình 1.11 Chất thải chăn nuôi được thải trực tiếp ra sông

Hình 1.12 Phân bò vương vãi khắp nơi, rất hôi thối, dơ bẩn

Trong chăn nuôi heo, huyện Châu Thành chủ yếu chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ, chỉ có 1 cơ sở chăn nuôi lớn tại xã Hữu Định ( 1400 con) Đa số các hộ có thu nhập thấp, chăn nuôi để tích lũy vốn và theo giá thị trường không ổn định, việc đầu tư xử lý chất thải, nước thải chưa được quan tâm đúng mức

Hình 1.13 Một dòng kênh ô nhiễm ở Châu Thành

Việc phát thải khí nhà kính từ hoạt động chăn nuôi gia súc cũng là mối quan tâm hàng đầu Theo tính toán của Vụ Khoa Học Công Nghệ Và Môi Trường (Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn), lượng phân thải của bò khoảng 10 – 15

kg/con/ngày, trâu là 15 – 20 kg/con/ngày, heo là 2,5 - 3,5 kg/con/ngày và dê cừu là

90 gr/con/ngày Số phân không được xử lý và tái sử dụng lại, chính là nguồn cung cấp phần lớn các khí nhà kính (chủ yếu là , ) làm trái đất nóng lên, ngoài ra còn làm rối loạn độ phì đất, nhiễm kim loại nặng, ô nhiễm đất, gây phì dưỡng, ô nhiễm nước và gây mùi khó chịu ảnh hưởng đến sức khỏe của các hộ dân xung quanh [22]

Bảng 1.4 Khối lượng chất thải rắn vật nuôi của huyện Châu Thành

Tổng chất thải rắn/năm (ngàn tấn)

có vườn rộng hay cách ly với vành đai an toàn hay bố trí chăn nuôi phù hợp

Bảng 1.5 Chất lượng môi trường không khí ở một số cơ sở chăn nuôi ở

huyện Châu Thành

1 (mg/ ) 0,034 – 0,065 0,081 – 0,282

2 (mg/ ) 0,01 – 0,025 0,015 – 0,067

(Nguồn: Điều tra, đánh giá nguồn ô nhiễm tại Bến Tre, năm 2008)

Hình 1.14 Các chuồng trại chăn nuôi được xây gần nơi ở

Mặc dù hiện nay đã có biogas, song tỷ lệ xây dựng biogas còn thấp (khoảng 30%), đa số xử lý cục bộ như thu gom phân, xây dựng hố xử lý nước thải sinh học, tình trạng rò rỉ nước thải ra môi trường, mùi hôi cục bộ còn phổ biến Số lượng hộ không có hầm biogas chủ yếu tập trung ở các hộ chăn nuôi quy mô dưới 50 con heo [10]

Do số lượng đàn gia súc trong huyện Châu Thành – Bến Tre khá lớn nên đề tài này chỉ thiết kế giới hạn trong xã Hữu Định – Châu Thành – Bến Tre, với 2660 con heo

Xã Hữu Định là một trong 23 xã, thị trấn của huyện Châu Thành, nằm về hướng Đông cách trung tâm của huyện khoảng 13 km và là xã vành đai của TP.Bến Tre Tổng diện tích tự nhiên toàn xã là 1.358,37 ha, với vị trí:

 Phía Bắc giáp với xã Phước Thạnh

 Phía Tây giáp với xã Tam Phước và Sơn Đông

 Phía Nam giáp với xã Phong Nẫm

 Phía Đông giáp với xã Phú Hưng, phường Tân Phú

Xã có địa hình bằng phẳng, có kênh rạch chằng chịt, có sông Nhỏ và 2 kênh (kênh Chẹt Sậy và kênh Thương Binh) chảy qua địa bàn xã Đất ở đây chủ yếu là đất phù sa và đất phèn Khí hậu ở đây phân hóa thành 2 mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, có gió mùa Tây Nam, mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau, có gió mùa Đông Bắc Lượng mưa vào loại trung bình thấp khoảng 1.400 – 1.600 mm Trong thời gian qua, nền kinh tế xã phát triển theo hướng bền vững trong quá trình sản xuất cũng như an sinh xã hội, chất lượng môi trường ngày một cải thiện Tình hình sản xuất nông nghiệp tương đối thuận lợi do dịch bệnh trên cây lúa được phòng trị kịp thời, giá cả sản phẩm từ cây hoa màu, chăn nuôi ổn định tương đối cao nên thúc đẩy được sự phát triển sản xuất của người dân Khảo sát hiện trạng môi trường chất thải trên địa bàn xã, nhận thấy ý thức bảo vệ môi trường trong chăn nuôi của người dân

đã được nâng lên, số hộ có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh tăng lên (có hầm, túi biogas để xử lý chất thải) Tuy nhiên, về mặt vi sinh các hệ thống này vẫn chưa đảm bảo các yêu cầu cần thiết Bên cạnh đó, do việc vận hành không đúng kỹ thuật cũng như ngại đầu tư, nâng cấp hệ thống biogas tại một số hộ chăn nuôi đã gây ảnh hưởng đến nguồn nước sinh hoạt của người dân, gây ô nhiễm môi trường xung quanh Hiện xã

có 1 trang trại nuôi heo lớn, khoảng 1400 con, đã có công trình biogas với diện tích 456 , toàn xã có 14 hộ sử dụng hầm biogas để xử lý chất thải chăn nuôi

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC 2.1 Giới thiệu khí sinh học

Khí sinh học là hỗn hợp khí gồm khí cacbonic ( ) và khí metan ( ) thu được

từ quá trình phân hủy xác động, thực vật dưới tác động của vi khuẩn trong môi trường không có oxi (môi trường kỵ khí hay yếm khí) Khí metan có thể cháy được nên khí sinh học cũng là chất khí cháy được Nó là nguồn năng lượng tái tạo không bao giờ cạn kiệt

Hàng năm trên toàn cầu khoảng 590 – 880 triệu tấn metan được giải phóng vào khí quyển thông qua hoạt động của các vi khuẩn Khoảng 90% metan phát thải ra có nguồn gốc sinh học, tức là sự phân hủy của sinh khối Phần còn lại có nguồn gốc hóa thạch, tức là do quá trình hóa dầu

Từ 1770 Volta A quan tâm đến khí đầm lầy trong trầm tích của các hồ ở miền bắc Italy Năm 1821, Avogadro A thiết lập công thức hóa học của khí metan ( ) Năm 1884, Pasteur L thử nghiệm sản xuất khí sinh học với chất thải rắn, từ đó đề xuất

sử dụng phân từ các chuồng nuôi gia súc ở Paris để sản xuất khí đốt chiếu sáng đường phố Năm 1897 một bệnh viện phong ở Bombay - Ấn Độ xây dựng nhà máy sản xuất khí biogas sử dụng cho chiếu sáng Năm 1906, kỹ sư nhà máy xử lý nước thải Imhoff khu vực Ruhr - Đức, xây dựng hệ thống yếm khí cho xử lý nước thải "emshersky" Khí thu hồi được sử dụng sưởi ấm các lò lên men hoặc cấp nhiệt và điện Trong thế chiến II

để đáp ứng nhu cầu nhiên liệu khí đốt, chất thải rắn hữu cơ được thêm vào hệ thống xử

lý yếm khí (phương pháp kofermentatsiey) Năm 1947 Đại học Kỹ thuật Darmstadt đã xây dựng một nhà máy khí sinh học cho các doanh nghiệp nông nghiệp với một bể lên men ngang "hệ thống Darmstadt"

Ngày nay khí thiên nhiên được khai thác ở quy mô công nghiệp cung cấp nguyên liệu cho nhiều ngành kinh tế Ở Việt Nam, cùng với sự phát triển ngành chăn nuôi nói riêng và kinh tế nói chung, công nghệ khí sinh học đã phát triển để đáp ứng nhu cầu về

môi trường và năng lượng Khí sinh học được bắt đầu nghiên cứu và ứng dụng từ những năm 1960 trên cả nước

Lịch sử phát triển khí sinh học có thể được chia thành 3 thời kỳ: Thời kỳ 1960 -

1990, mặc dù bắt đầu được nghiên cứu ứng dụng từ những năm 1960 ở cả 2 miền (Bắc, Nam) nhưng khí sinh học không được phát triển Sau khi đất nước được thống nhất năm 1975, do nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội trong tình hình khủng hoảng năng lượng quốc tế, khí sinh học lại được chú ý dưới góc độ năng lượng Thời kỳ 1991 –

2002, cùng với sự phát triển của ngành chăn nuôi, khí sinh học được phát triển mạnh

mẽ hơn và thu hút sự tham gia của nhiều tổ chức thuộc lĩnh vực nông nghiệp Từ năm

2003 đến nay, nhiều dự án khí sinh học trực thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn được triển khai

Ngoài ra Hội Làm vườn Việt Nam (VACVINA) cũng phổ cập ứng dụng khí sinh

học trong việc phát triển mô hình VAC (vườn, ao, chuồng)

2.2 Cơ sở sinh học và nguyên lý hoạt động của quá trình tạo khí sinh học

2.2.1 Sự chuyển hóa sinh học trong quá trình khí sinh học

Các chất hữu cơ là nguyên liệu sản xuất khí sinh học sau một quá trình biến đổi sinh học đặc thù, trải qua nhiều giai đoạn Các nghiên cứu cho đến nay đều thống nhất quá trình này gồm hai giai đoạn, hoặc chia nhỏ hơn là ba giai đoạn: giai đoạn thủy phân

và lên men, giai đoạn sinh axit và giai đoạn sinh metan Hai giai đoạn đầu có thể gọi là

giai đoạn không sinh metan, giai đoạn ba gọi là giai đoạn sinh metan

Hình 2.1 Các giai đoạn biến đổi sinh học của quá trình tạo khí sinh học

2.2.1.1 Giai đoạn thủy phân và lên men Giai đoạn thủy phân:

 Giai đoạn phân hủy các chất hữu cơ phức tạp như: protein, cellulose, lignin, lipid thành những đơn phân tử hòa tan như axit amin, glucozo, axit béo và glyerol

 Quá trình này xảy ra chậm và có thể giới hạn khả năng phân hủy kỵ khí của một số chất thải nguồn gốc từ xelulo hoặc có chứa lignin

 Có các vi sinh vật như: Hydrolitic bacteria, Clostricticum, Thernocellem

Giai đoạn lên men axit:

 Giai đoạn này có quá trình chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn thủy phân tạo ra axit hữu cơ như: axetic, propionic, butyric, lactic, các alcol và etanol, metanol, glycerol, axetol; axetat, ,

 Axetat là sản phẩm chính của quá trình lên men cacbonhydrat, các sản phẩm tạo thành khác nhau tùy theo loại vi khuẩn và các điều kiện nuôi cấy (nhiệt

Acid propionic, Acid butyric, Các rượu khác

và các thành phần khác

Khối Vi Khuẩn

, , Acid acetic

Khối Vi Khuẩn

, ,

 Có sự tham gia của các vi sinh vật: Bacteroides, Suminicola, Bijidobacterium

2.2.1.2 Giai đoạn tạo Axit acetic và

Giai đoạn chuyển hóa các axit hữu cơ, các alcol, axeton từ giai đoạn 2 tạo thành

axetic

Phương trình phản ứng:

+ + 2 + 2 + + 2 + 2 + 2

Vi sinh vật tham gia quá trình này có: Syntrobacter, wolini, Syntrophowalfei 2.2.1.3 Giai đoạn tạo metan

Là giai đoạn quan trọng nhất, dưới tác dụng của vi sinh vật axetic được chuyển

thành metan

Nhóm vi khuẩn metan chia thành 2 nhóm phụ:

 Nhóm vi khuẩn Metan hydrogenotrophic, sử dụng hydrogen tự dưỡng

chuyển hydro và cacbon thành metan:

+ 4 + 2

 Nhóm vi khuẩn Metan acetotrophic: còn gọi là vi khuẩn phân giải axetat,

chúng chuyển hóa axetat thành metan và cacbon

+

2.2.2 Vi sinh vật khí sinh học

Tham gia vào ba giai đoạn chuyển hóa sinh hóa học trong suốt quá trình tạo khí sinh học là một phần hệ vi khuẩn gồm hai nhóm chủ yếu có chức năng khác nhau và hoạt động tương hỗ lẫn nhau: nhóm vi khuẩn không sinh metan (gồm hai loại: vi khuẩn

thủy phân – lên men và vi khuẩn sinh hydro và axit), nhóm vi khuẩn metan (Zeikus,

1979, 1983)

Hình 2.2 Vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ tạo khí sinh học

2.2.2.1 Vi khuẩn không sinh metan

Các vi khuẩn không sinh metan có chức năng chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản, bao gồm các vi khuẩn lên men, tạo hydro và axetat Nhóm vi sinh vật này có thể chia thành ba nhóm: vi khuẩn, nấm, protozoa, nhưng nhóm vi khuẩn có vai trò quan trọng nhất trong quá trình tạo khí sinh học Các chất hữu cơ cao phân tử trong giai đoạn này bị hân hủy thành các chất hữu cơ hòa tan có thể thấm qua vách tế

hủy bởi các men ngoại bào do vi khuẩn sinh ra như xenlulaza, amilaza, proteaza, lipaza

 Vi khuẩn sinh hydro và axit như: Butyric clostridia, Lactobacilli, Micrococci Vi khuẩn trong giai đoạn không sinh metan này thuộc loại kỵ khí bắt buộc hoặc không bắt buộc và có thể phát triển trong môi trường axit

2.2.2.2 Vi khuẩn sinh metan

Các vi khuẩn trong giai đoạn này là những hệ sinh thái quan trọng nhất trong bể phân hủy kỵ khí Hệ vi khuẩn này tiếp tục phân hủy các hợp chất có phân tử lượng thấp, chuyên hóa hydro, cacbonic và axit axetic thành và và được gọi là vi khuẩn sinh metan Loại vi khuẩn này được tìm thấy ở vùng đất sình lầy và trong các bể phân hủy kỵ khí, trong dạ dày của động vật nhai lại, trong bùn lắng ở đáy sông, hồ Hầu hết các vi khuẩn sinh metan trong bể phân hủy đều rất chuyên hóa đối với các chất ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của chúng, và có thể chia ra làm hai loại: loại

sinh metan từ axetat và loại sinh metan từ sự đồng hóa cacbon

 Vi khuẩn sinh metan từ hydro và cacbonic như: Methanothix soehngenii, Methanosarcina thermophila, Methanobacterium omelianskii Khi có và , vi khuẩn sinh metan phát triển rất nhanh, và chuyển gần như toàn bộ thành metan

2 + 2 +

 Vi khuẩn sinh metan từ axit axetic như: Methanosarcina barkeri No.227, Acetotrophic Methanogen chuyển hóa axetat thành metan và cacbonic Khoảng

70% lượng metan sinh ra là qua con đường này

2.2.3 Nguyên lý hoạt động của bể khí sinh học

Nguyên liệu được nạp vào bể phân huỷ qua cửa nạp nguyên liệu cho đến khi ngập mép dưới của cửa nạp nguyên liệu, áp suất khí trong bể phân giải P = 0 Lúc này khí sinh ra được tích tụ trong ngăn chứa, khí sinh ra do sự phân hủy của vi sinh vật đẩy dịch phân giải dâng lên theo cửa nạp và cửa xả Độ chênh lệch giữa hai bề mặt dịch