Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm qua, nhiều mô hình chăn nuôi lợn và bò sữa được triển khai trên địa bàn cả nước đã đem lại nguồn thu nhập cao, đóng góp vào sự phát triển kinh tế, cải thiện đời sống cho nhân dân địa phương Tuy nhiên, các mô hình chăn nuôi nhỏ lẻ trong khu dân cư đã và đang để lại những hệ lụy nghiêm trọng, báo động về sự ô nhiễm môi trường từ nguồn nước thải chăn nuôi.
Theo Cục chăn nuôi Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT), mỗi năm, ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn chất thải, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Hiện cả nước có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung, nhưng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (hầm Biogas).
Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm 10% và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trường Vẫn còn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải bằng bất kỳ phương pháp nào mà xả thẳng ra môi trường bên ngoài…gây sức ép đến môi trường. Ở nước ta, việc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ khí sinh học là một giải pháp chủ yếu để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường, cung cấp nguồn chất đốt, tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả ở các vùng nông thôn Nhu cầu sử dụng công nghệ biogas cho các hộ gia đình nông dân là rất cao, đặc biệt là đối với các hộ chăn nuôi trâu, bò, lợn với quy mô hộ gia đình như nước ta hiện nay.
Trong bối cảnh tài nguyên năng lượng hóa thạch trên thế giới ngày càng cạn kiệt, năng lượng mới tái tạo đã và đang trở thành mối quan tâm không phải chỉ riêng mỗi quốc gia nào mà trở thành vấn đề toàn cầu Trước tình hình trên, từ hơn 20 năm qua, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã bắt đầu truy tìm nhiều loại năng lượng khác nhau, nhất là năng lượng tái lập Một trong những năng lượng gần gũi nhất với chúng ta đó là năng lượng có từ sự phân hủy rác hữu cơ của gia đình và phân chuồng gia súc như trâu, bò, heo…đó chính là năng lượng khí sinh học hay còn gọi là Biogas. Để mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng mô hình Biogas có hiệu quả thì công việc nghiên cứu về Biogas là rất quan trọng Vì vậy nhóm quan tâm đến đề tài “Xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas”.
Mục đích nghiên cứu
Xây dựng giải pháp nâng cao hiệu quản lý tại nguồn đối với chất thải rắn phát sinh từ hoạt động chăn nuôi nhằm giảm thiểu mức độ ô nhiễm môi trường phát sinh từ hoạt động chăn nuôi ở nước ta.
Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá hiện trạng hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm của nước ta và những vấn đề môi trường phát sinh từ hoạt động chăn nuôi.
- Đánh giá thực trạng áp dụng công nghệ xử lý chất thải rắn chăn nuôi bằng công nghệ Biogas ở nước ta hiện nay.
- Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quản lý tại nguồn đối với chất thải rắn phát sinh từ hoạt động chăn nuôi.
Phương pháp thực hiện
Phương pháp thực hiện là phương pháp thu thập dữ liệu, tổng hợp tài liệu.
Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ Biogas
1.1.1 Thế giới a Các nguồn lịch sử của công 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 người tham gia vào các nghiên cứu điện hiện nay, và tên đơn vị điện áp đo được 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 ông bắt đầu tiến hành thí nghiệm về sự cháy của khí này Faraday, nhà vật lý người Anh đã thử nghiệm với khí đầm lầy và xác định nó như là một Hydrocacbon Chỉ trong năm 1821, nhà nghiên cứu Avogadro đã thiết lập công 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 người đầu tiên đề xuất việc sử dụng các phân từ các chuồng nuôi gia súc ở Paris để sản xuất khí đốt giúp chiếu sáng đường phố.
Cùng với sự phát triển của công nghệ, năm 1897 tại một bệnh viện cho bệnh nhân ở Bombay, Ấn Độ được xây dựng nhà máy đầu tiên, khí đốt được sử dụng cho chiếu sáng và năm 1907 đã được cung cấp các công cụ để sản xuất điện.
Tại Đức, một kỹ sư từ nhà máy xử nước thải, gọi là “Emshersky” Hôm nay, mỗi nhà máy xử lý giai đoạn kỵ khí là sản xuất khí thải từ đó được sử dụng để sưởi ấm các lò lên men hoặc cho nhiệt và điện.
Hình 1: Nhà máy khí sinh học thành phố (Giai đoạn kỵ khí của các nhà máy xử lý)
Trước và trong chiến tranh thế giới II Đức, để đáp ứng nhu cầu tăng lên đối với
“nhiên liệu khí đốt” người ta đã cố gắng gia tăng sản xuất của khí thải bằng cách cho thêm chất thải rắn hữu cơ được sử dụng một phương pháp gọi là Kofermentatsiey ngày hôm nay Năm 1940, ở Stuttgart lần đầu tiên cho thành công có thể pha trộn với dầu tách chất béo. b Nguồn gốc của ngành khí sinh học trong nông nghiệp
Chỉ sau chiến tranh, nông nghiệp được 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 nông nghiệp với một bể lên men ngang có tựa đề “Hệ thống Darmstadt” Các loại khác đối với phân rắn như đã biết và đã được phát triển tại Berlin và Munich.
Thời kỳ 1960 – 1975 ở miền Bắc Việt Nam những thông tin về việc sử dụng khí sinh học trong phong trào
“Đại nhảy vọt” của Trung Quốc vào những năm 1957-1960 đã gây ra sự chú ý của nhiều người Tại một số địa phương, nhiều các nhân và cơ quan đã tìm hiểu và xây dựng thử các thiết bị khí sinh học như Hà Nội, Bắc Thái, Hà Nam Ninh, Hải Hưng Tuy nhiên, vì những lý do về kỹ thuật và quản lý, các công trình này không đạt hiệu quả mong muốn. Ở miền Nam Việt Nam, năm 1960, Nhà khảo cứu và Nông Lâm súc của chính quyền Sài Gòn có thí nghiệm biện pháp sản xuất khí mêtan từ phân động vật, nhưng do việc nhập cảng ồ ạt các loại khí Butan, Propan và phân hóa học nên ý đồ triển khai việc nghiên cứu đã không được thực hiện.
Sau khi đất nước thống nhất (1975), trước nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội hóa, nâng cao mức sống của nhân dân, các dạng năng lượng mới và tái tạo nói chung, trong đó có khí sinh học nói riêng lại được chú ý tới.
Thiết bị sản xuất khí sinh học được lựa chọn để thử nghiệm ban đầu thuộc loại nắp nổi bằng tôn, bể phân hủy xây bằng gạch và có cổ bể có gioăng nước để gữi kín khí được tích trong nắp chứa khí Tuy nhiên, những công trình này đã phải bỏ dở vì những lý do kỹ thuật và quản lý Tới cuối năm 1979, công trình khí sinh học ở nông trường Sao Đỏ (MộcChâu, Sơn La) có thể tích phân hủy là 27 m3 đã hoàn 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 công nghệ khí sinh học sau này.
Trong hai kỳ kế hoạch 5 năm, từ 1981 – 1985 và 1985 – 1990 công nghệ khí sinh học đã trở thành một trong những lĩnh vực ưu tiên trong Chương trình nghiên cứu cấp nhà nước về Năng lượng mới (mã số 52C). Đến năm 1990, nhiều tỉnh trong toàn quốc đã có những công trình khí sinh học được 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 toàn quốc thời kỳ này có khoảng trên 2.000 công trình.
Sau khi kết thúc kế hoạch 1986 – 1990, chương trình 52C giải thể Hoạt động nghiên cứu và triển khai về năng lượng mới không được đưa vào chương trình Năng lượng của nhà nước, việc phát triển năng lượng mới bị chững lại.
Từ năm 1993 tới nay, công nghệ khí sinh học được phát triển mạnh mẽ trong khuôn khổ các dự án về vệ sinh môi trường, nông nghiệp và phát triển nông thôn với nhiều kiểu thiết bị khí sinh học mới thiết bị dạng túi dẻo PE theo mẫu của Côlômbia, được phát triển nhờ dự án SAREC – S2 – VIE22 do Viện chăn nuôi Quốc gia, Hội làm vườn Trung ương (VACVINA), cục khuyến nông và Khuyến Lâm và trường Đại học Nông Lâm thành phố
Hồ Chí Minh triển khai Thiết bị nắp cố định có vòm bán cầu bằng compozit, phần đước xây bằng gặp lúc đầu có dạng hình trụ, nay “cải tiến” thành dạng hình hộp do Trung tâm tư vấn hỗ trợ phát triển nông thôn (RDAC) thực hiện.
Bên cạnh đó, nhiều Sở Khoa học Công nghệ cũng tự nhiên nghiên cứu và đưa ra những kiểu riêng như Phú Thọ, Quảng Trị…
Tóm lại, trong giai đoạn này do không có tổ chức đầu mối quản lý, nên việc phát triển công nghệ khí sinh học rất đa dạng và tự phát Để thống nhất quản lý nhà nước về công nghệ khí sinh học, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành tiêu chuẩn ngành về công trìn khí sinh học quy mô nhỏ.
Tới nay ước tính số lượng công trình khí sinh học đang hoạt động trong toàn quốc vào khoảng trên 100.000 công trình, trong đó có gần 30.000 công trình là loại công nghệ túi ni long Tỉnh dẫn đầu về số lượng loại này là Tiền Giang với trên 5.000 túi Về loại thiết bị nắp cố định, tỉnh dẫn đầu là Hà Tây với khoảng trên 7.000 công trình, nhiều nhất ở huyện Đan Phượng.
Thành phần và tính chất của Biogas
Biogas là một loại năng lượng sinh học có được từ sự nén, khử hay lên men trong điều kiện yếm khí của những vật chất có nguồn gốc hữu cơ như phân chuồng, bùn trong hệ thống cống rảnh, rác phế thải gia cư, hoặc các loại rác hữu cơ có thể bị sinh phân hủy.
Biogas là một hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa khoảng 700 0 C (đối với dầu DO, khoảng 350 0 C; đối với xăng gas và propane khoảng 50 0 C) Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng biogas khoảng 870 0 C.
Thành phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lượng hơi nước khoảng 30-160 g/m 3 ; hàm lượng H2S 4-6 g/m 3 Giá trị năng lượng khoảng 5,96 kWh/m 3 và tỷ trọng 0,94 kg/m 3 Lượng không khí cần thiết cho quá trình cháy của biogas khoảng 5,7 m 3 không khí/ m 3 biogas, với tốc độ cháy khoảng 40cm/s.
Quá trình phân hủy diễn ra càng lâu, nồng độ metan và giá trị năng lượng càng cao. Khi thời gian lưu ngắn, hàm lượng metan sẽ giảm xuống 50%, khi đó biogas không còn khả năng cháy nữa Vì vậy, lượng Biogas sinh ra sau 4-5 ngày đầu tiên sẽ được xả bỏ. Hàm lượng khí CH4 trong biohas phụ thuộc vào nhiệt độ, nhiệt độ càng thấp, hàm lượng
CH4 trong Biogas càng cao, nhưng lưu lượng Biogas sinh ra thì ngược lại Hàm lượng
CH4 sinh ra đối với từng loại chất thải điển hình được liệt kê như sau:
- Chất thải của trâu, bò: 65%
- Chất thải của gia cầm: 60%
Lượng khí sinh ra được xác định bằng (Nm 3 ) biogas hoặc (Nm 3 ) CH4 Việc xác định theo (Nm 3 ) Biogas sẽ nhanh hơn, nhưng không chính xác bằng phương pháp xác định theo (Nm 3 ) CH4.
Qua đó giá trị năng lượng của 1 m 3 biogas chứa 62% CH4 khoảng 22MJ, tương ứng với năng lượng điện khoảng 6kWh Về hệ số tỷ lượng cháy, nhu cầu không khí cho quá trình cháy khoảng 9,6 m 3 không khí/ m 3 CH4, tức khoảng 5,75 m 3 không khí/ m 3 Biogas.
Khí sinh học có thể sử dụng cho các mục đích như: Đun nấu, thắp sáng rất thuận tiện Ngoài ra cũng có thể sử dụng làm nhiên liệu thay thế xăng dầu chạy cho động cơ đốt trong để phát điện, kéo các máy công tác ở những vùng thiếu nhiên liệu.
Khí sinh học được dùng để sấy chè, ấp trứng, sưởi ấm gà con, chạy tủ lạnh hấp phụ và hiệu quả khi phối hợp với hầm mát để bảo quan hoa quả tươi, ngâm hạt giống.
Bảng 1 Thành phần và một số tính chất cơ bản của Biogas
Thông số Đơn vị CH 4 CO 2 H 2 H 2 S
Giá trị lưới năng lượng (n.c.v) kJ/Nm 3 35.800 - 10.800 22.800 21.500
Giới hạn cháy nổ %V 8-10 - 4-80 4 – 4,5 6 – 12 Điểm bốc cháy 0 C 650-750 - 585 - 650 – 750
Hệ số tỷ trọng với không khí 0,55 2,5 0,07 1,2 0,83
Nguồn: B.T.NIJAGUNA, Biogas Technology, New Age Iternational Publisher
Tổng quan công nghệ Biogas trong nông nghiệp
1.3.1 Nguồn nguyên liệu sản xuất Biogas
1.3.1.1 Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật
Nguyên liệu có nguồn gốc động vật bao gồm chất thải (phân và nước tiểu) của gia súc, gia cầm và chất thải của người,…
Số lượng chất thải trên một đầu động vật phụ thuộc vào khối lượng cơ thể và chế độ dinh dưỡng Bảng 1 cho ta thấy ước tính sản lượng chất thải
Bảng2: Lượng chất thải hàng ngày của động vật và người
Các loại chất thải này được xử lý trong bộ máy tiêu hóa của động vật nên dễ phân giải và nhanh chóng tại khí sinh học Tuy vậy, thời gian phân giải của phân không dài (khoảng 2-3 tháng) và tổng sản lượng khí thu được cũng không lớn.
Chất thải gia súc như trâu, bò, lợn phân giải nhanh hơn chất thải gia cầm và chất thải người, nhưng sản lượng khí của chất thải gia cầm và chất thải người lại cao hơn.
1.3.1.2 Nguồn gốc từ thực vật
Các nguyên liệu thực vật gồm lá cây và cây thân thảo như phụ phẩm cây trồng (rơm, rạ, thân lá ngô, khoai, đậu…) rác sinh hoạt hữu cơ (rau, quả, lương thực bỏ đi…) và các loại cây xanh hoang dại (rông, bèo, các cây phân xanh…) Gỗ và thân cây già rất khó phân giải nên không dùng làm nguyên liệu được
Nguyên liệu thực vật thương có lớp vỏ cứng rất khó bị phân giải Để quá trình phân giải kỵ khí diễn ra được thuận lợi, người ta thường phải xử lý sơ bộ (cắt nhỏ, đập dập, ủ hiếu khí) trước khi nạp chúng vào thiết bị khí sinh học để phá vỡ lớp vỏ cứng và tăng diện tích tiếp xúc cho vi khuẩn tấn công.
Thời gian phân giải của nguyên liệu thực vật thường dài hơn so với chất thải động vật Do vậy nguyên liệu thực vật nên được sử dụng theo cách nạp từng mẻ, mỗi mẻ kéo dài từ 3 – 6 tháng.
1.3.1.3 Sản lượng khí thực tế của các loại nguyên liệu
Trong thực tế, sản lượng khí thu được khi lên men nguyên liệu trong các thiết bị khí sinh học thường thấp hơn so với lý thuyết vì chúng được phân giải trong một thời gian nhất định và chưa phân giải hoàn toàn.
Bảng 3cho chúng ta số liệu tham khảo đối với một số nguyên liệu thường gặp Sản lượng khí hàng ngày được tính theo lượng nguyên liệu nạp hàng ngày (lít/kg/ngày) Chất thải động vật được nạp theo phương thức liên tục bổ sung hàng ngày Thực vật được nạp từng mẻ.
Bảng3: Đặc tính và sản lượng khí sinh học của một số nguyên liệu thường gặp
1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản sinh khí sinh học
Quá trình phân giải tạo khí sinh học chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Chúng ta xét tới những yếu tố quan trọng nhất cần thiết trong xây dựng và vận hành thiết bị để đảm bảo cho thiết bị vận hành tốt nhất và sản sinh ra sản lượng khí sinh học như người ta mong muốn Quá trình chuyển hóa các thành phần hữu cơ tạo biogas được thực hiện bởi các nhóm VSV Các VSV này sử dụng một số enzym để làm chất xúc tác cho phản ứng sinh học Hoạt động của các enzym này đòi hỏi các điều kiện hóa lý riêng (hay còn goại là điều kiện môi trường) nhằm tối ưu hóa quá trình chuyển hóa sinh học Các yếu tố hóa lý quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng sinh khối bao gồm nhiệt độ, pH, tỷ lệ C/N,điều kiện dinh dưỡng, yếu tố gây độc của các thành phần dạng vết, tốc độ oxy hóa khử của cơ chất, thành phần độ ẩm, thời gian lưu trong hầm Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này xét trên nhiều khía cạnh khác nhau được trình bày chi tiết như sau: a Môi trường kỵ khí
Quá trình lên men tạo khí sinh học là do những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc tham gia, trong đó các vi khuẩn sinh mê tan là những vi khuẩn quan trọng nhất, chúng là những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc Sự có mặt của oxy sẽ kìm hãm hoặc tiêu diệt các vi khuẩn này, vì vậy phải đảm bảo điều kiện khí tuyệt đối của môi trường lên men Sự có mặt của oxy hòa tan trong dịch lên men là một yếu tố không có lợi cho quá trình phân giải kỵ khí. b Nhiệt độ
Hoạt động của vi khuẩn sinh mê tan chịu ảnh hưởng rất lớn của nhiệt độ Trong điều kiện vận hành đơn giản, nhiệt độ lý tưởng vào khoảng 35 0 C Sản lượng khí giảm rõ rệt khi nhiệt độ môi trường giảm Dưới 10 0 C quá trình sinh mê tan hầu như ngừng hẳn.
Trong quá trình phân hủy tạo biogas, nhiệt độ ảnh hưởng tới tốc độ của phản ứng sinh học, độ hòa tan của các kim loại nặng (yếu tố gây độc), độ hòa tan của CO2 và thành phần biogas sinh ra Khi nhiệt độ môi trường tăng, tốc độ phản ứng sinh học sẽ tăng theo và do đó tốc độ sinh khí biogas sẽ cao
Tốc độ sinh khí biogas sẽ tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng 10 0 C Tuy nhiên, điều này hầu như không xảy ra, vì hầu hết các loại vi khuẩn tham gia vào quá trình chuyển hóa biogas chỉ hoạt động trong một khoảng nhiệt độ nhất định Ba khoảng nhiệt độ mà vi khuẩn hoạt động hiệu quả nhất là:
- T < 15 0 C: Khoảng hoạt động của vi khuẩn ưa lạnh;
- T = 15 - 45 0 C : Khoảng hoạt động của vi khuẩn ưa nhiệt độ trung bình;
- T = 45 - 65 0 C: Khoảng hoạt động của vi khuẩn ưa nhiệt;
Trong phản ứng biogas, hai khoảng nhiệt độ hoạt động của hai nhóm vi khuẩn ưa nhiệt độ trung bình (khoảng 25 - 37 0 C) và vi khuẩn ưa nhiệt (khoảng 55 0 C) là quan trọng vì quá trình phân hủy yếm khí sẽ dừng lại khi nhiệt độ thấp hơn 10 0 C.
Vấn đề ảnh hưởng thứ 2 của nhiệt độ là độ hòa tan của CO2 và kim loại nặng Độ tan của CO2 giảm khi nhiệt độ tăng, và ngược lại, ở nhiệt độ thấp hàm lượng CO2 hòa tan trong pha lỏng sẽ cao Đối với kim loại nặng, khả năng hòa tan tăng theo nhiệt độ và do đó, tại nhiệt độ cao, sự có mặt của chúng có thể là yếu tố gây độc.
Đặc điểm ngành chăn nuôi Việt Nam
Việt Nam với khoảng 73% dân số sống ở vùng nông thôn, 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 Bên cạnh lợi ích kinh tế mang lại, thì chăn nuôi cũng đang nảy sinh rất nhiều vấn đề về chất lượng môi trường, đe dọa sức khỏe của cộng đồng dân cư địa phương và ảnh hưởng đến toàn bộ hệ sinh thái tự nhiên mà nguyên nhân chính là do sự phát triển mạnh mẽ của ngành chăn nuôi, cộng với trình độ quản lý các loại chất thải chăn nuôi của người dân thấp.Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất Chăn nuôi Việt Nam, giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu.
Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi của nước ta phát triển với tốc độ nhanh Tổng số lượng đàn gia súc, gia cầm cũng tăng lên nhanh chóng: tổng số đàn lợn tăng từ 26,6 triệu con năm 2007 lên 27,4 triệu con năm 2010 ; đàn gia cầm tăng từ 226 triệu con năm
Bảng 9 Số lượng một số gia súc, gia cầm tại Việt Nam giai đoạn 2000-2011
Năm Trâu Bò Ngựa Dê, cừu Lợn Gia cầm
Nguồn: Tổng cục thống kê, 2011
Theo bản thống kê báo cáo tình hình sản xuất, tiêu thụ sản phẩm chăn nuôi 6 tháng đầu năm 2012 như sau
- Tình hình sản xuất chăn nuôi lợn
+ Tổng đàn lợn hiện nay là khoảng 26,7 triệu con, tăng 1,5% so với cùng kỳ năm 2011; + Đàn lợn lái khoảng 4,15 triệu con, tăng 8,7% so với cùng kỳ.
- Về tình hình nuôi gia cầm:
+ Tổng đàn gia cầm tại thời điểm ngày 1/04 trên cả nước là 311,0 triệu con, tăng 5,9% so với cùng thời điểm năm 2011.
+ Hiện nay tổng đàn trâu bò của cả nước là 7,97 triệu con Trong đó, đàn bò là 5,31 triệu con và đàn trâu là 2,36 triệu con, giảm tương ứng so với cùng kỳ năm 2011 là giảm 7% đối với đàn bò và 5% đối với đàn trâu.
Tuy nhiên đàn bò sữa hiện nay đạt khoảng 158,0 ngàn con tang 10,7% so với cùng kỳ năm 2011.
- Chăn nuôi các loại gai súc khác (dê, cừu, thỏ…): ước tính tăng khoảng 2-3%.
Hình thức chăn nuôi nhỏ lẻ trong các hộ gia đình vẫn còn phổ biến: Nhìn chung thì hình thức chăn nuôi phân tán, nhỏ lẻ, tập trung ở các hộ nông dân vẫn là chủ yếu Các hộ nông dân thường nuôi từ 2 đến 3 con trâu bò, 5 đến 10 con lợn và 20 đến 30 con gia cầm/hộ Đây là hình thức chăn nuôi truyền thống đã có từ lâu đời ở nông thôn Việt Nam, việc chăn nuôi nhỏ lẻ theo hộ gia đình này có thể kết hợp được với trồng trọt, tận dụng các phế phẩm thừa của nông nghiệp, quy mô nhỏ, ít gây ô nhiễm cho môi trường và hiệu quả kinh tế không cao.
Bảng 10.Số lượng các trang trại chăn nuôi trên cả nước
STT Tỉnh, thành phố Số lượng trang trại Tỉ lệ(%)
2 Trung du và miền núi phía bắc 1.926 8,2
3 Bắc trung bộ và duyên hải miền trung 3.173 13,5
STT Tỉnh, thành phố Số lượng trang trại Tỉ lệ(%)
6 Đồng bằng sông cửu long 3.281 13,9
Hình 6 Hình ảnh chăn nuôi gia cầm trong hộ gia đình
Bên cạnh đó, trong những năm gần đây việc phát triển chăn nuôi theo quy mô trang trại tập trung đã phát triển: Xu hướng chuyển từ chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán theo hộ gia đình dần chuyển theo chăn nuôi trang trại tập trung theo hướng sản xuất hàng hóa diễn ra mạnh ở nước ta Trong giai đoạn 2006 đến 2010 thì số lượng các trang trại chăn nuôi ở nước ta phát triển mạnh mẽ về số lượng cũng như quy mô Năm 2006 cả nước có khoảng 17.721 đến năm 2010 đã tăng lên 23.558 trang trại Việc tập trung chăn nuôi theo trang trại đem lại hiệu quả kinh tế cao đáp ứng nhu cầu của nền kinh tế hàng hóa nhưng những trang trại theo hướng chuyên môn hóa cao đã gây ra sự ô nhiễm môi trường.
Phát triển chăn nuôi theo hướng tập chung 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 kết quả điều tra dân số, đến 1 tháng 4 năm
2009, Việt Nam có tổng số dân là 85.789.773 người, là một trong 10 quốc gia có mật độ dân số cao nhất trên thế giới (khỏang 260 người/km2) 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
Hình 7 Chăn nuôi quy mô trang trại tập trung
Thực trạng về quản lý và xử lý trong chăn nuôi
Do các chất thải chăn nuôi đã làm ảnh hưởng trực tiếp tới hệ sinh thái, chuỗi thức ăn và sức khỏe con người Trong quá trình chăn nuôi gia súc và gia cầm, quá trình lưu trữ và sử dụng chất thải tạo nên nhiều chất độc như là SO2, H2S, CO2, NH3, Và các vi sinh vật có hại như Enterobacteracea, E.coli, Salmonella Hay các ký sinh trùng gây bệnh cho người Các yếu tố này có thể gây ô nhiễm khí quyển, nguồn nước thông qua các quá trình lan truyền độc tố và các nguồn gây bệnh hay quá trình sử dụng các sản phẩm chăn nuôi. Những vấn đề này cần được giải quyết và quản lý chặt chẽ.
Hiện nay ở nước ta, phương thức chăn nuôi nông hộ vẫn chiếm tỷ lệ lớn Vì vậy, việc xử lý và quản lý chất thải vật nuôi ở nước ta gặp nhiều khó khăn Những năm qua, chất thải vật nuôi trong nông hộ được xử lý bằng 3 biện pháp chủ yếu sau đây:
- Chất thải vật nuôi thải trực tiếp ra kênh mương và trực tiếp xuống ao, hồ;
- Chất thải được ủ làm phân bón cho cây trồng;
- Chất thải chăn nuôi được xử lý bằng công nghệ khí sinh học (biogas)
Bên cạnh đó còn có một số phương pháp khác, nhưng chưa được nhân rộng như xử lý chất thải bằng sinh vật thủy sinh (cây muỗi nước, bèo lục bình ), xử lý bằng hồ sinh học.
Theo kết quả thống kê năm 2010, cả nước có khoảng 8.500.000 hộ có chuồng trại chăn nuôi quy mô hộ gia đình; khoảng 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung Các trang trại chăn nuôi tập trung quy mô lớn phần lớn có hệ thống xử lý chất thải với các loại công nghệ khác nhau, nhưng hiệu quả xử lý chưa triệt để Chăn nuôi hộ gia đình mới có khoảng 70% tương ứng với khoảng 5.950.000 hộ có chuồng trại chăn nuôi, trong đó mới có khoảng 8,7% hộ chăn nuôi có công trình khí sinh học (hầm Biogas) Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm khoảng 10% Còn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải vật nuôi và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trường Số trang trại chăn nuôi có hệ thống xử lý chất thải bằng biogas khoảng 67%. Trong đó chỉ có khoảng 2,8% có đánh giá tác động môi trường
Bảng 11 Thực trạng quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi
Quy mô, phương thức chăn nuôi
Trang trại Nông hộ CN đa con Thâm canh Bán thâm canh Thời vụ
Có đánh giá tác động môi trường
Có xử lý chất thải kiên cố/bán kiên cố
Có xử lý chất thải truyền thống (ủ, bán, nuôi cá, tưới cây)
Nguồn: Báo cáo công tác BVMT trong chăn nuôi năm 2009.
Do nhiều nguyên nhân khiến công tác bảo vệ môi trường trong hoạt động chăn nuôi vẫn còn nhiều mặt tiêu cực, tình trạng gây ô nhiễm môi trường của một số cơ sở chăn nuôi lớn và chăn nuôi trong khu dân cư vẫn chưa được khắc phục triệt để và có chiều hướng gia tăng.
Nguồn gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động chăn nuôi
2.2.1 Sự phát triển chăn nuôi và vấn đề môi trường Ở các nước chăn nuôi công nghiệp, chăn nuôi là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất Chăn nuôi sử dụng tới 70% diện tích đất giành cho nông nghiệp hoặc 30% diện tích bề mặt của hành tinh Trên toàn cầu, có 4 nguồn phát thải lớn nhất khí nhà kính: sử dụng năng lương hóa thạch, sản xuất công nghiệp, chăn nuôi (bao gồm cả sử dụng phân bón từ chăn nuôi) và khí sinh ra từ công nghiệp lạnh Chăn nuôi sản sinh ra tới 18% tổng số khí nhà kính của thế giới tính quy đổi theo CO2, trong khi đó ngành giao thông chỉ chiếm 13,5% Chăn nuôi sinh ra 65% tổng lượng NO, 37% tổng lượng CH4 hay 64% tổng lượng NH3 do họat động của loài người tạo nên Chăn nuôi đóng góp đáng kể đến việc làm tăng nhiệt độ trái đất do sản sinh các khí gây hiệu ứng nhà kính như CH4, CO2, NH3…, gây nhiều hậu quả nghiêm trọng cho sản xuất, sinh hoạt và biến đổi khí hậu toàn cầu Các khí dioxyt carbon (CO2), metan (CH4) và oxyt nito (NO2) là 3 lọai khí hàng đầu gây hiệu ứng nhà kính và làm tăng nhiệt độ trái đất, trong đó khí metan và oxyt nitơ là hai khí chủ yếu tạo ra từ họat động chăn nuôi và sử dụng phân bón hữu cơ. Tác dụng gây hiệu ứng khí nhà kính của chúng tương ứng gấp 25 và 296 lần so với khí CO2 sinh ra chủ yếu từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch Theo Klooster (1996), thì lượng ammoniac (NH3), một khí có thể chuyển hóa thành khí oxyt nitơ, phát xạ từ chăn nuôi vào khí quyển vào khoảng 45 Tg N/năm (1Tg = 1012 g), nhiều hơn bất kỳ từ nguồn nào khác Để sản xuất 1.000 kg thịt lợn thì hàng ngày sản sinh ra 84 kg nước tiểu,
39 kg phân, 11 kg TS (chất rắn tổng số), 3,1 kg BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa, một chỉ tiêu quan trọng đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải), 0,24 NH4-N (ASAE standards) chưa kể ô nhiễm từ nước tắm và rửa chuồng
Hình 8 Các nguồn chính phát thải khí nhà kính trên thế giới 2.2.2 Nguồn gây ô nhiễm môi trường từ hoạt động chăn nuôi
Chăn nuôi được xác định là một trong những ngành sản xuất tạo ra một lượng chất thải nhiều nhất ra môi trường Chất thải chăn nuôi là một tập hợp phong phú bao gồm các chất ở tất cả các dạng rắn, lỏng hay khí phát sinh trong quá trình chăn nuôi, lưu trữ, chế biến hay sử dụng chất thải
Các chất thải chăn nuôi được phát sinh chủ yếu từ:
- Chất thải của bản thân gia súc, gia cầm như phân, nước tiểu, lông, vảy da và các phủ tạng loại thải của gia súc, gia cầm
- Nước thải từ quá trình tắm gia súc, rửa chuồng hay rửa dụng cụ và thiết bịchăn nuôi, nước làm mát hay từ các hệ thống dịch vụ chăn nuôi…
- Thức ăn thừa, các vật dụng chăn nuôi, thú y bị loại ra trong quá trình chăn nuôi
- Bệnh phẩm thú y, xác gia súc, gia cầm chết
- Bùn lắng từ các mương dẫn, hố chứa hay lưu trữ và chế biến hay xử lý chất thải
Chất thải chăn nuôi chứa nhiều thành phần có khả năng gây ô nhiễm môi trường,làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của gia súc, gia cầm và sức khỏe của con người Vì vậy, việc hiểu rõ thành phần và các tính chất của chất thải chăn nuôi nhằm có biện pháp quản lýự và xử lý thích hợp, khống chế ô nhiễm, tận dụng nguồn chất thải giàu hữu cơ vào mục đích kinh tế là một việc làm cần thiết. a Khối lượng chất thải
Hàng ngày, gia súc và gia cầm thải ra một lượng phân và nước tiểu rất lớn. Khối lượng phân và nước tiểu được thải ra có thể chiếm từ 1,5 – 6% khối lượng cơ thể gia súc
Các chất thải này chứa hàm lượng cao các chất ô nhiễm Theo Nguyễn Thị Hoa Lý,1994, các chỉ tiêu ô nhiễm trong chất thải của gia súc đều cao hơn của người theo tỉ lệ tương ứng BOD5 là 5:1, Ntổng là 7:1, TS là 10:1,…
Khối lượng chất thải chăn nuôi tùy thuộc vào giống, độ tuổi, giai đoạn phát triển, khẩu phần thức ăn và thể trọng gia súc và gia cầm Riêng đối với gia súc, lượng phân và nước tiểu tăng nhanh theo quá trình tăng thể trọng Nếu tính trung bình theo khối cơ thể thì lượng phân thải ra mỗi ngày của vật nuôi rất cao, nhất là đối với gia súc cao sản
Bảng 12 Lượng phân gia súc, gia cầm thải ra hằng ngày tính trên % khối lượng cơ thể
Bảng 13 Lượng chất thải chăn nuôi 1.000 kg lợn trong 1 ngày b Thành phần chất thải chăn nuôi
Phân là sản phẩm loại thải của quá trình tiêu hoá của gia súc, gia cầm bị bài tiết ra ngoài qua đường tiêu hóa Chính vì vậy phân gia súc là sản phẩm dinh dưỡng tốt cho cây trồng hay các loại sinh vật khác như cá, giun… Do thành phần giàu chất hữu cơ của phân nên chúng rất dễ bị phân hủy thành các sản phẩm độc, khi phát tán vào môi trường có thể gây ô nhiễm cho vật nuôi, cho con người và các sinh vật khác Thành phần hoá học của phân bao gồm:
- Các chất hữu cơ gồm các chất protein, carbonhydrate, chất béo và các sản phẩm trao đổi của chúng
- Các chất vô cơ bao gồm các hợp chất khoáng (đa lượng, vi lượng)
- Nước: là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất, chiếm 65 – 80% khối lượng của phân
Do hàm lượng nước cao, giàu chất hữu cơ cho nên phân là môi trường tốt cho các vi sinh vật phát triển nhanh chóng và phân hủy các chât hữu cơ tạo nên các sản phẩm có thể gây độc cho môi trường
- Dư lượng của thức ăn bổ sung cho gia súc, gồm các thuốc kích thích tăng trưởng, các hormone hay dư lượng kháng sinh…
- Các men tiêu hóa của bản thân gia súc, chủ yếu là các men tiêu hóa sau khi sử dụng bị mất hoạt tính và được thải ra ngoài…
- Các mô và chất nhờn tróc ra từ niêm mạc đường tiêu hoá
- Các thành phần tạp từ môi trường thâm nhập vào thức ăn trong quá trình chế biến thức ăn hay quá trình nuơi dưỡng gia súc (đá, cát, bụi,…)
- Các yếu tố gây bệnh như các vi khuẩn hay ký sinh trùng bị nhiễm trong đường tiêu hoá gia súc hay trong thức ăn
Thành phần của phân có thể thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Chế độ dinh dưỡng của gia súc, gia cầm
Thường tỷ lệ tiêu hoá thức ăn của gia súc, gia cầm thấp nên một phần lớn chất dinh dưỡng trong thức ăn bị thải ra ngoài theo phân và nước tiểu Khi thay đổi khẩu phần, thành phần và tính chất của phân cũng sẽ thay đổi Đây chính là cơ sở để ngăn ngừa ô nhiễm từ chăn nuôi thông qua việc điều chỉnh chế độ dinh dưỡng, tăng cường quá trình tích lũy trong các sản phẩm chăn nuôi, giảm bài tiết qua phân (Trương Thanh Cảnh,
- Loài và giai đoạn phát triển của gia súc gia cầm
Tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của gia súc, gia cầm mà nhu cầu dinh dưỡng và sự hấp thu thức ăn có sự khác nhau Gia súc càng lớn hệ số tiêu hoá càng thấp và lượng thức ăn bịthải ra trong phân càng lớn Vì vậy, thành phần và khối lượng của phân cũng khác nhau ở các giai đoạn phát triển của gia súc, gia cầm
Bảng 14 Thành phần hóa học của phân lợn từ 70 –100 kg
Trong thời kỳ tăng trưởng, nhu cầu dinh dưỡng của vật nuôi lớn và khả năng đồng hoá thức ăn của con vật cao nên khối lượng các chất bị thải ra ngoài ít và ngược lại, khi gia súc trưởng thành thì nhu cầu dinh dưỡng giảm, khả năng đồng hoá thức ăn của con vật thấp nên chất thải sinh ra nhiều hơn, đặc biệt là các gia súc sinh sản, gia súc lấy sữa hay lấy thịt
Trong các hệ thống chuồng trại, phân gia súc, gia cầm nói chung thường tồn tại cả ở dạng phân lỏng hay trung gian giữa lỏng và rắn hay tương đối rắn Chúng chứa các chất dinh dưỡng, đặc biệt là các hợp chất giàu nito và phospho, là nguồn cung cấp thức ăn phong phú cho cây trồng và làm tăng độ màu mỡ của đất Vì vậy, trong thực tế thường dùng phân để bón cho cây trồng, vừa tận dụng được nguồn dinh dưỡng, vừa làm giảm lượng chất thải phát tán trong môi trường, giảm thiểu ô nhiễm môi trường Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (1997, 1998), hàm lượng N tổng số trong phân heo chiếm từ 7,99 – 9,32g/kg phân Đây là nguồn dinh dưỡng có giá trị, cây trồng dễ hấp thụ và góp phần cải tạo đất nếu như phân gia súc được sử dụng hợp lý Theo tác giả Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997), thành phần Ntổng số, Ptổng số của một số gia súc, gia cầm khác như sau:
Bảng 15 Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm
- Trong phân còn chứa nhiều loại vi sinh vật và kí sinh trùng kể cả có lợi và có hại. Trong đó, các vi khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với các loài điển hình như E.coli, Samonella, Shigella, Proteus,… Kết quả phân tích của Viện Vệ sinh – Y tế công cộng TP Hồ Chí Minh năm 2001, nhiều loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại từ 5 – 15 ngày trong phân và đất Đáng lưu ý nhất là virus gây bệnh viêm gan Rheovirus, Adenovirus Cũng theo số liệu của viện này cho biết, trong 1 kg phân có thể chứa 2.100 – 5.000 trứng giun sán, chủ yếu là Ascarisium (chiếm 39 – 83%), Oesophagostomum (chiếm 60 – 68,7%) và Trichocephalus (chiếm 47 – 58,3%) Điều kiện thuận lợi cho mỗi loại tồn tại phát triển và gây hại phụ thuộc vào nhiều yếu tố: quá trình thu gom, lưu trữ và sử dụng phân, các điều kiện môi trường như độ ẩm không khí, nhiệt độ, ánh sáng, kết cấu của đất, thành phần các chất trong phân…
Tình hình áp dụng công nghệ hầm ủ Biogas ở Việt Nam
Tỉnh Thái Nguyên đang đẩy mạnh việc ứng dụng các thành tựu về công nghệ phát triển hầm khí sinh học vào cuộc sống dân sinh, đặc biệt đối với khu vực nông thôn Từ năm 1998 đến nay bên cạnh việc đẩy mạnh công tác thông tin, giáo dục, truyền thông, vì việc sử dụng khí sinh học, chương trình phát triển hầm khí sinh học được đầu tư xây dựng trên 500 hầm thí điểm cho các hộ dân bằng sự tài trợ một phần từ ngân sách sự nghiệp khoa học của Tỉnh Sự thành công của mô hình thúc đẩy nhanh việc mở rộng xây dựng các loại hầm khí sinh học trong dân cư, theo ước tính đến nay gần 2.000 hầm đang hoạt động trong các hộ gia đình. b Đồng Nai
Tỉnh Đồng Nai đã ban hành quy định nếu không có hầm khí sinh học thì không được phát triển chăn nuôi Hiện nay ở Đồng Nai mỗi năm lắp đặt thực hiện, một số đơn vị khác xây dựng các bể, tổng số các hầm và bể khí sinh học vào khoảng 3.500 chiếc. c Thái Bình
Công nghệ khí sinh học là công nghệ xử lý khí từ chất thải hữu cơ trong sản xuất nông nghiệp và sinh hoạt gia đình Để tránh ô nhiễm môi trường, nhất là môi trường chăn nuôi, nâng cao chất lượng cuộc sống con người, những năm quá nhiều địa phương ở Thái Bình đã tích cực hưởng ứng việc xây dựng hầm Biogas, coi công nghệ khí sinh học là một giải pháp đồng bộ, thúc đẩy phát triển chăn nuôi hàng hóa theo quy mô trang trại.
Năm 2008, trung tâm Nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường Thái Bình đã thực hiện dự án khí sinh học trong phát triển ngành chăn nuôi, do Cục chăn nuôi, Bộ Nông nghiệpPhát triển nông thôn làm chủ đầu tư Đây là dự án nằm trong chương trình do Hà Lan tài trợ giai đoạn 2 Năm 2009, cùng với vốn đối ứng của tỉnh là 287,5 triệu đồng, dự án sẽ hỗ trợ cho 500 hộ xây dựng hầm Biogas, mỗi hộ được hỗ trợ 1.200.000 đồng. Đến nay, toàn tỉnh đã xây dựng được trên 400 công trình hầm Biogas quy mô mỗi hầm từ 5 triệu đến 7 triệu đồng Nhiều nhất là Đông Hưng 75 công trình, Thái Thụy 56 công trình, Quỳnh Phụ 52 công trình Phấn đấu đến30/11/2009 toàn tỉnh sẽ xây dựng xong 500 hầm Biogas theo kế hoạch đề ra.
Việc ứng dụng, phát triển công nghệ Biogas trong chăn nuôi đã mang lại kết quả thuyết phục, giải quyết được ô nhiễm môi trường không khí, môi trường phân thải, nước thải, do phát triển chăn nuôi gây nên, từ đó góp phần giải thiểu vấn đề dịch bệnh Bên cạnh việc cải tạo môi trường, cung cấp cho các hộ gia đình, nguồn khí đốt sinh học phục vụ sinh hoạt và nguồn phân bốn hữu cơ vi sinh cho ngành trồng trọt, góp phần phát triển nền nông nghiệp bền vững
3.3 Đánh giá hiệu quả tình hình sử dụng Biogas
Nhiều năm qua, chất thải vật nuôi trong nông hộ được xử lý bằng 03 biện pháp chủ yếu là: thải trực tiếp ra kênh mương, ao, hồ; được ủ làm phân bón cho cây trồng; và được xử lý bằng công nghệ khí sinh học (biogas) Ngoài ra, còn có một số phương pháp khác như xử lý chất thải bằng sinh vật thủy sinh (bèo, lục bình…),xử lý bằng hồ sinh học.
Hầm biogas có thể được coi là một trong những giải pháp có hiệu quả cao và tạo được điều kiện cho cuộc sống ở nông thôn hiện đại và sạch hơn Hầm biogas ở các hộ chăn nuôi gia đình ở nông thôn còn góp phần giải quyết tích cực vấn đề năng lượng ngày càng khan hiếm và giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở nông thôn một cách có hiệu quả như:
- Hầm biogas giải quyết tốt việc thu gom tập trung chất thải của động vật nuôi và chất hữu cơ trong sinh hoạt đời sống con người, trong chế biến thực phẩm-nông sản, cặn bả hữu cơ khác…được xử lý trong hầm kín tránh được mùi hôi thối và giảm thiểu tốt ô nhiễm chất thải chăn nuôi đến môi trường Ngoài ra còn tạo ra khí gas là một nguồn năng lượng phổ biến hiện nay đáp ứng hữu hiệu cho nhu cầu đun nấu trong sinh hoạt đời sống, sản xuất chế biến ở hộ gia đình nông thôn.
- Tận thu và tái tạo được nguồn phân hữu cơ cho sản suất nông nghiệp và góp phần cải tạo đất đai nông nghiệp; tạo sản phẩm sạch góp phần bảo vệ sức khỏe cộng đồng, giữ độ mầu mỡ đất canh tác nông nghiệp, giúp cho cây trồng tăng về chất và lượng khoảng 10
- Góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên nước, xây dựng ý thức bảo vệ môi trường của người dân trong giải quyết vấn đề ô nhiễm chất thải phát sinh trong phát triển ngành chăn nuôi trong thời gian tới.
Túi biogas 40m 3 Đánh giá chung: có thể nói hầm biogas thực sự là một giải pháp hữu ích hiện nay nhờ vào các hiệu quả kinh tế và xã hội mà nó mang lại.
Tính toán hiệu quả kinh tế: đơn cử một hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi gia súc cho 20 heo, ước tính hiệu quả kinh tế trực tiếp của sản phẩm chính tạo ra trên cơ sở so sánh giá trị năng lượng khí sinh học, tham khảo:
Bảng 19: So sánh một số chất đốt /1m 3 khí sinh học
Chất đốt ĐVT Nhiệt trị Loại bếp Hiệu suất (%) Lượng thay thế
Khí sinh học m 3 5.200 Bếp khí 60 01
Than củi kg 6.900 Bếp lò 28 1,62
Dầu hỏa lít 9.100 Bếp dầu 45 0,76
Khí gas hóa lỏng kg 10.900 Bếp gas 60 0,48
Chất đốt ĐVT Nhiệt trị Loại bếp Hiệu suất (%) Lượng thay thế Điện đun nấu kWh 860 Bếp điện 70 5,18
(Nguồn: Trung tâm Xúc tiến Thương mại - Bộ Nông nghiệp và PTNT)
Bảng 20: Chi phí khấu hao công trình (tính trên tháng)
Hạng mục Giá trị ước tính
Thời gian khấu hao (tháng)
Chi phí khấu hao (đồng/tháng)
Vật tư, phụ kiện liên quan 1.000.000 60 ≈17.000
Bảng 21: Doanh thu từ việc sử dụng biogas đun nấu, sinh hoạt đời sống
Số lượng /tháng Đơn giá (đồng/kg)
Khí sinh học sản sinh (trung bình 1m 3 /3-4 heo/ngày)
Giá trị thay thế khí gas hóa lỏng(bảng 1) ≈ 76,8 kg 30.000 2.034.000
Ghi chú: giá tri năng lượng 01m 3 khí sinh học tương đương 0,48 kg khí gas hóa lỏng Như vậy, quy đổi 160m 3 khí sinh học ra thành khi gas hóa lỏng sẽ là 160 x 0,48 kg = 76,8 kg
Bảng 22: So sánh hiệu quả kinh tế khi thực hiện biogas (tính trên tháng)
Nội dung so sánh Số lượng
/tháng Đơn giá (đồng/kg)
Thành tiền(đồng/tháng) Ghi chúMua khí gas hóa lỏng làm 12 kg 30.000 360.000 Chi phí đun nấu thực
Nội dung so sánh Số lượng
/tháng Đơn giá (đồng/kg)
Thành tiền (đồng/tháng) Ghi chú chất đốt phục vụ đun nấu sinh hoạt trong gia đình phẩm, sinh hoạt đời sống cho 5- 6 người /tháng
Lượng khí hóa lỏng thay thế bằng biogas sản sinh
Tiết kiệm > 300% chi phí mua khí gas hóa lỏng
Như vậy với số lượng heo nuôi là 20 con, hàng tháng hầm Biogas có khả năng sinh lợi như sau:
Lợi nhuận = Doanh thu - Chi phí = 2.034.000 – 84.000 =1.950.000 đồng.
Hộ chăn nuôi cần có kế hoạch khai thác lượng khí sinh học dư thừa sau khi đun nầu sinh hoạt phục vụ đời sống của gia đình để mang lại hiệu quả kinh tế mô hình cao nhất có được Ngoài ra, khi thực hiện mô hình biogas, hộ chăn nuôi còn có nguồn phụ thu tương đối từ phụ phẩm của công trình khí sinh học là nguồn phân hữu cơ phục vụ cho sản xuất nuôi, trồng và còn tiết kiệm được thời gian vệ sinh môi trường, thuốc sát trùng, chi phí dụng cụ, bảo hộ lao động…hàng tháng mang lại.
Giải quyết giảm thiểu ô nhiễm môi trường, phát thải khí nhà kính phát sinh từ chất thải cho các hộ chăn nuôi gia súc quy mô hộ gia đình, nhỏ, lẻ….
Vấn đề xử lý
Dự án vệ sinh môi trường nông thôn của thành phố Hồ Chí Minh góp phần thực hiện chiến lược quốc gia về Bảo vệ môi trường của chính phủ trong giai đoạn 2010 đến 2020 với định hướng chính là “Hạn chế gây ô nhiễm, cải tạo các khu vực đã xuống cấp và cải thiện chất lượng môi trường đảm bảo phát triển bền vững của đất nước và đảm bảo mọi người dân đều có quyền được sống trong môi trường an toàn về không khí, đất và nước theo tiêu chuẩn đã ban hành của Chính phủ”.
Trong đó công trình xây dựng thiết bị khí sinh học (biogas) cũng góp phần thực hiện văn kiện dự án “Kế hoạch hành động Năng lượng tái tạo” của Bộ Công nghiệp thông qua việc phát triển khí sinh học như một nguồn năng lượng hiệu quả trong sinh hoạt cung cấp cho khu vực nông thôn khuyến khích và tạo điều kiện thuận lợi cho các hộ gia đình phát triển kinh tế trang trại, mở rộng chăn nuôi ở nhiều loại hình và quy mô, trong đó công nghệ khí sinh học có thể giúp quản lý phân chuồng, xử lý chất thải đồng thời sản xuất ra nguồn năng lượng tái tạo từ quá trình xử lý chất thải Ngoài ra, bã thải khí sinh học khi sử dụng đúng cách sẽ là loại “phân hữu cơ” sạch và giàu dinh dưỡng giúp nâng cao năng suất, chất lượng rau, quả và cải tạo đất, kiểm soát sâu bệnh góp phần xoá đói giảm nghèo, giảm chi phí lao động và tạo việc làm hữu ích cho lao động nông thôn, như thợ xây dựng, bảo hành, lắp đặt công trình, chăn nuôi, làm vườn và giúp cho người phụ nữ bớt đi nhọc nhằn trong công việc nội trợ.
Khi xây dựng một thiết bị khí sinh học sẽ thu được hai loại sản phẩm: Khí gas: phục vụ nhu cầu làm chất đốt; Bã thải sau khi đã qua quá trình phân hủy kỵ khí cho khí gas Bã thải khí sinh học là một loại phân hữu cơ nên không những có những đặc tính của loại phân hữu cơ truyền thống mà còn có nhiều ưu điểm khác do kết quả của quá trình phân hủy kỵ khí Trong quá trình này các chất dinh dưỡng về cơ bản được bảo tồn trong bãi thải ngoại trừ một số các nguyên tố như carbon, hydro và oxy được chuyển hóa thành khí methan và dioxyt carbon Một số chất dinh dưỡng dễ hoà tan vẫn còn lại trong bã thải lỏng, đồng thơi một số chất thải rắn hữu cơ và vô cơ trong bã thải đã phân hủy hấp thụ được một lượng lớn các chất dinh dưỡng hữu ích Vì vậy, các chất dinh dưỡng có trong bã thải khí sinh học cao hơn so với phân chuồng và phân ủ theo phương pháp thông thường, ngoài các nguyên tố dinh dưỡng như N, P, K bã thải khí sinh học còn chứa nhiều chất hữu cơ và các nguyên liệu cần thiết cho cây trồng như là các axit Humic, Cellulose, Hemicellulose, lignin nên nó có tác dụng cải tạo đất tốt hơn phân ủ Do có những đặc tính như trên nên bã thải khí sinh học được sử dụng làm phân bón cho cây trồng sẽ mang lại hiệu quả lớn Bã thải khí sinh học có 02 dạng:
- Bã thải lỏng: Gồm các chất hòa tan và lơ lững.
- Bã thải đặc: Phần váng và phần lắng đọng ở đáy thiết bị.
Hầu hết các thiết bị khí sinh học quy mô nhỏ hoạt động theo kiểu liên tục nên bã thải lỏng được đẩy ra thường xuyên với số lượng nhỏ, hàm lượng chất khô vào khoảng 6 -10% nên có thể sử dụng trực tiếp hoặc tích trữ lại một thời gian Bã thải đặc nằm trong thiết bị và được lấy ra theo định kỳ bảo dưỡng hầm Biogas.
Sau đây là những kết quả thu được thông qua thử nghiệm tại các mô hình tại các tỉnh do Dự án khí sinh học - Cục Chăn nuôi Bộ Nông nghiệp và PTNT Việt Nam và Tổ chức hợp tác phát triển Hà Lan thực hiện:
1 Mô hình Sử dụng bã thải khí sinh học vào nuôi trùn Quế tại hộ ông Phạm Văn Thời ngụ tại ấp Dương Phú, thị trấn Tân Hòa, huyện Gò Công Đông tỉnh Tiền Giang: Ông Thời đã đăng ký xây dựng hầm khí sinh học với thể tích là 20,6m3 – với qui mô chăn nuôi: hơn 200 con heo thịt, 30 heo nái sinh sản, 500 gà mái đẻ, 200m2 nuôi trùng quế với 500m2 mặt nước ao nuôi cá bống tượng.
Quá trình ứng dụng đã được Ông thực hiện như sau: nước thải thu được từ hầm lắng của công trình khí sinh học được dẫn vào ao có diện tích 500m2; sau đó mỗi ngày ông tưới vào những ô nuôi trùn quế một lần thay cho tưới nước thường Kết quả theo dõi cho thấy: Sản lượng trùn thương phẩm cao hơn hẳn khi sử dụng nước tưới thông thường. Nguyên nhân là do trong nước thải thu được từ công trình khí sinh học có chứa một lượng đạm hữu cơ cao hơn từ 1,2 – 1,5 lần so với phân gia súc ủ theo phương pháp khác sử dụng làm môi trường nuôi trùn quế (Theo kết quả nghiên cứu được công bố: lượng đạm trong bã thải của công trình khí sinh học chỉ giảm 10% so với tổng số trong lúc đó các phương pháp ủ khác giảm 25 – 30%, thậm chí đến 50%) Kết quả là trong năm 2006, ngoài thu lãi từ chăn nuôi heo, gà và cá bống tượng ông còn thu thêm khoảng 20.000.000 đồng từ tiền bán trùn thương phẩm Trong năm 2007, ngoài việc tiếp tục mở rộng mô hình nuôi trùn quế, Ông Thời cũng đang thử nghiệm sử dụng phần bã thải rắn thu được từ công trình khí sinh học trộn với lớp vụn vỏ dừa đưa vào làm môi trường nuôi trùn và làm phân bón hữu cơ nhằm làm gia tăng độ phì nhiêu của đất, tăng chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng cho đất, đồng thời về lâu dài cũng làm tăng tỉ lệ mùn và tích lũy được nhiều nguyên tố P, K tổng số cho đất, tạo tiền đề cho đất có độ phì nhiêu cao hơn (Nguồn: Nguyễn Phan Hồng Phương, kỹ thuật viên KSH huyện Gò Công Đông).
2 Mô hình sử dụng bã thải lỏng tưới cho khổ qua (hoà với nước lã theo tỷ lệ 1:1) và bón bằng bã thải đặc thay thế cho 70% tổng lượng phân bón lót tại Bình Định.
Kết quả cho thấy việc sử dụng bã thải KSH giúp tăng năng suất 119%, giảm sâu bệnh 20%, lợi nhuận tăng 3,1 lần so với đối chứng Với mô hình cỏ voi cho thấy trong khoảng thời gian thực hiện là 6,5 tháng đã tiết kiệm được khoảng 20 kg phân u rê, tương đương 130.000đ cho 500m2 Với mô hình trồng nấm rơm, nước xả được sử dụng để tưới ẩm cho rơm và cung cấp dinh dưỡng cho nấm phát triển Mô hình được thực hiện hai lần: lần 1 bổ sung 15% nước xả, lần 2 bổ sung 10% nước xả Kết quả thực hiện cho thấy, năng suất tăng 15% so với đối tượng tại Thành phố Hồ Chí Minh, trong Chương trình Năng suất xanh do Trung tâm năng suất Việt Nam và Sở Nông nghiệp và PTNT thành phố phối hợp thực hiện, mô hình xây dựng hầm biogas cỡ nhỏ kiểu Thái Lan - Đức quy mô 8 m3 đã được xây dựng tại hộ bà PHẠM THỊ HƯƠNG, ngụ tại ấp Trảng lớn xã Trung Lập Hạ, huyện Củ Chi Ngoài việc cung cấp khí gas phục vụ cho việc đun nấu và thắp sáng trong gia đình Bà Hương còng sử dụng bã thải từ hầm biogas làm phân bón cho mảnh vườn 1,9 ha trồng cây ăn trái và tre Tàu của mình gồm 300 gốc bưởi: 100 gốc bưởi da xanh và 200 gốc bưởi Năm roi; và 200 bụi tre Tàu.
Trước kia mỗi năm gia đình phải chi phí hết 7 triệu tiền phân bón và 2,5 triệu tiền thuốc bảo vệ thực vật (năm 1.999 – 2.002), kể từ khi tham gia Chương trình Năng suất xanh năm 2002 gia đình đã tiết kiệm mỗi năm tổng cộng: 12.020.000đ Năng suất lại tăng lên 20% và chất lượng các loại sản phẩm đều đựơc các thương lái ưa chuộng và đi đến tận nhà vường đặt mua.
Về kết quả sản xuất trong 10 tháng đầu năm 2008, gia đình thu được như sau:
Tiền bán măng tre Tàu: 12.000.000đ
Tiền bán bưởi: 660 triệu đồng o Bưởi da xanh (12.000đ/kg – 200 kg/cây/vụ): 240 triệu đồng. o Bưởi năm roi (6.000đ/kg – 350 kg/cây/vụ): 420 triệu đồng.
Gia đình bà không phải tốn kém chi phí phân bón và thuốc bảo vệ thực vật, nhất là sản phẩm thu được là sản phẩm sạch cũng có thể xem là sản phẩm hữu cơ rất phù hợp với xu hướng sản xuất theo hướng GAP hiện nay.
Như đã trình bày ở trên, bã thải từ hầm khí sinh học (Biogas) là một dạng phân hữu cơ rất tốt cho cây trồng vừa cho tăng năng suất vừa nâng cao chất lượng nông sản mà còn bảo vệ môi trường sống chung cho cộng đồng./.
