Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường

Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Chương MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Năng lượng có vai trò vô quan trọng phát triển Quốc gia Năng lượng nhu cầu thiết yếu sinh hoạt nhân dân yếu tố đầu vào thiếu nhiều ngành kinh tế khác, có tác động ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động kinh tế, trị, văn hóa, xã hội Ngày nay, phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, ngành Công nghiệp sử dụng dạng lượng tăng mạnh Cùng với biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp nên việc sử dụng lượng ngày tăng nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng toàn cầu, nguồn lượng thiên nhiên dần cạn kiệt dẫn tới tình trạng khủng hoảng lượng toàn giới Chính vậy, việc tập trung đạo, đầu tư cho phát triển lượng tái tạo ưu tiên trọng, nhằm đảm bảo an ninh lượng Quốc gia Việt Nam nước phát triển nông nghiệp chủ yếu, hàng năm thải môi trường hàng triệu chất thải chế biến nông lâm, thủy hải sản, chăn nuôi,… Đây nguồn nguyên liệu sản xuất lượng sinh khối phục vụ sản xuất, đời sống sinh hoạt người dân bảo vệ môi trường Ứng dụng công nghệ sinh học để xử lý nước thải sản xuất khí sinh học từ chất thải chăn nuôi biện pháp hữu ích Vì vậy, chọn đề tài “Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường” Mục tiêu đề tài Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Nghiên cứu đề xuất giải pháp thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi, tận dụng chất thải để sản xuất lượng phục vụ nhu cầu sinh hoạt cảu người dân Đề xuất mô hình XLNT thu hồi lượng với quy mô sản xuất hộ gia đình Nội dung nghiên cứu Nội dung số 1: Điều tra, thống kê số hộ, quy mô chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang, Thành phố Đà Nẵng Nội dung số 2: Đánh giá tiềm thu hồi khí sinh học sử dụng đời sống người dân Nội dung số 3: Đề xuất mô hình Khí sinh học hộ gia đình Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài lượng khí sinh học Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu đề tài huyện Hòa Vang, Thành phố Đà Nẵng Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu 2.1.1 Đặc điểm tự nhiên Vị trí địa lý: Hòa Vang huyện ngoại thành bao bọc phía Tây Thành phố Đà Nẵng Toàn huyện có diện tích đất tự nhiên 736.91 km Trong đó, đât nông nghiệp 599.73 km2, chiêm 81,38% Dân số 120,698 người, mật độ trung bình 164 người/km (số liệu thống kê tháng 12/2011) Gôm 11 đơn vị hành trực thuộc Trong Hòa Châu, Hòa Phước, Hòa Tiên xã đồng bằng, Hòa Phong, Hòa Khương, Hòa Nhơn, Hòa Sơn, Hòa Liên xã trung du xã miên núi Hòa Phú, Hòa Ninh, Hòa Bắc Điều kiện tự nhiên: + Địa hình: Trải rộng ba vùng đồi núi, trung du, đồng Địa hình nghiêng từ Tây sang Đông, có nhiêu đồi núi, cao đỉnh Bà Nà (1.847m) Địa hình có nhiêu đồi dốc lớn bị chia cắt hai sông Sông Cu Đê Sông Yên + Khí hậu: Hòa Vang vùng mang đặc thù khí hậu duyên hải Nam Trung bộ, nhiệt đới gió mùa, lượng xạ dồi dào, nắng nhiều (hơn 2260 nắng/năm), nhiệt độ cao + Nguồn nước, thủy văn: Trên địa bàn có hai sông chảy qua S.Cu Đê S Yên Ngoài số khe, mương, ao hồ tạo nên nguồn nước cho sinh hoạt tưới tiêu khoảng 2,33 tỉ m3/năm + Thổ nhưỡng: tổng diện tích đất tự nhiên 70.734ha, đưa vào khai thác sử dụng 80% diện tích Trên địa bàn huyện có nhiều loại đất khác đất phù sa, đất đỏ vàng, đất phèn, đất xám bạc màu, đất đen,… Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường + Tài nguyên rừng, thảm thực vật : Nông nghiệp giữ vai trò chủ lực, ngành kinh tế quan trọng với tổng giá trị đóng góp hàng năm 30% tổng giá trị kinh tế huyện thu hút khoảng 65% lao động toàn huyện 2.1.2 Đặc điểm xã hội Dân sô mật độ dân số: Tổng số dân địa bàn huyện 120,698 người, mật độ trung bình 164người/km Người dân sống chủ yêu tập trung xã đồng trung du có mật độ dân số cao Có nơi mật độ trung bình lên đến 1,615 người/km2 Hòa Phước, cao gấp 10 lần so với mật độ trung bình huyện Các xã miền núi ngược lại, diện tích đất rộng lớn mật độ dân cư sinh sống thưa thớt, Hòa Phú mật độ 11 người/km2 Lao động việc làm: Nguồn lao động huyện Hòa Vang dồi 66.236 lao động/120.698 người (dân số toàn huyện); chiếm 54,88% Tỉ lệ người dân độ tuổi lao động xã xấp xĩ 50% số dân xã Thu nhập bình quân 13,8 triệu đồng/người/năm (năm 2011), thu nhập đáp ứng nhu cầu cuôc sống người dân 2.2 Tổng quan trạng phát triển nông nghiệp huyện Hòa Vang 2.2.1 Tình hình tăng trưởng kinh tế nông nghiệp Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Bảng 2.6: Giá trị sản xuất ngành nông nghiệp Huyện Hòa Vang giai đoạn 2006-2011 ĐVT: Triệu đồng Ngành Nông nghiệp Trong Trồng trọt Chăn nuôi Dịch vụ NN 2006 253,500 2007 267,600 2008 280,800 2009 295,300 2010 311,700 2011 324,200 214,200 23,500 15,800 221,800 27,000 18,800 223,400 27,600 19,800 241,500 31,300 22,500 252,200 35,000 24,500 258,700 39,400 26,100 Nguồn: Phòng NN&PTNT huyện Hòa Vang Tổng giá trị ngành nông nghiệp toàn huyện năm 2006 253.5 tỷ đồng, tăng qua năm, đến năm 2011 324.2 tỷ đồng Trong tổng giá trị sản xuất nông nghiệp, ngành trồng trọt đóng góp chủ yếu Nhìn chung ngành trồng trọt đóng vai trò chủ đạo kinh tế nông nghiệp địa bàn huyện Ngành chăn nuôi dần trở thành ngành đem lại thu nhập ổn định cho người nông dân Ngành dịch vụ nông nghiệp chưa phát triển mạnh, giá trị kinh tế đem lại nội ngành nông nghiệp từ dịch vụ chưa nhiều Phải khẳng định dịch vụ nông nghệp địa bàn huyện chưa đáp ứng đủ nhu cầu sản xuất ngành nông nghiệp Kinh tế nông nghiệp địa bàn huyện Hòa Vang có bước tăng trưởng Giá trị đóng góp ngành nông nghiệp tổng giá trị GDP toàn huyện 30% Tỷ trọng đóng góp giảm tổng giá trị tuyệt đối tăng qua năm Sản xuất nông nghiệp ngành kinh tế chủ đạo huyện, việc quan tâm đầu tư cho phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững trọng, chất lượng nông sản tăng lên, khả cạnh tranh thị trường ngày lớn, quy Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường mô sản xuất ngày tập trung, xuất nhiều mô hình kinh tế HTX, trang trại với nhiều hình thức, quy mô chất lượng, hiệu suất cao Trong sản xuất nông nghiệp có kế hoạch quản lý khai thác, sử dụng tiết kiệm nguồn tài nguyên đất, nước, đem lại hiệu kinh tế cao, trọng bảo vệ môi trường sống nông thôn [1] 2.2.2 Tình hình phát triển ngành chăn nuôi Đàn trâu, bò năm 2006 13,478 đến năm 2011 15,430 Số lượng đàn trâu, bò địa bàn huyện khiêm tốn, giá trị thu từ đàn trâu, bò chưa cao Tổng số đàn lợn năm 2011 78,770 con, tăng cao so với 2011 62,910 Số lượng đàn lợn tăng qua năm Gia cầm chưa phát triển mạnh tăng qua năm Năm 2006 257,988 đến năm 2011 238,874 Các hộ dân nuôi gia cầm quy mô lớn ngày tăng, nuôi gà thả vườn, vịt cỏ cuốc lấy trứng, mặt hang mà thị trường chuộng đem lại giá trị kinh tế cho người chăn nuôi [1] 2.3 Tổng quan khí sinh học 2.3.1 Năng lượng sinh học Năng lượng sinh học loại lượng có nguồn gốc từ sinh vật, bao gồm lượng sinh khối, nhiên liệu sinh học khí sinh học Năng lượng sinh học tạo từ nhiều loại sản phẩm nông nghiệp khác thân, cành, vỏ, cây, sản phẩm dư thừa chế biến nông, lâm sản, gỗ củi, rác thải, phân gia súc bã phế thải hữu công nghiệp [6] Nhiên liệu sinh khối vật liệu hữu dự trữ lượng ánh sáng mặt trời dạng lượng hoá học Khi đốt cháy, lượng hoá học Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường giải phóng dạng nhiệt Việt Nam nước thuộc vùng nhiệt đới ẩm, có đa dạng điều kiện khí hậu đất đai cho loại trồng cung cấp nguyên liệu cho sản xuất cồn nhiên liệu lúa, ngô, sắn, khoai lang, mía Về nguyên liệu chế biến dầu sinh học, Việt Nam trồng loại như: đậu tương, lạc, trẩu, sở, dầu mè (Jatropha), dừa mỡ cá basa, cá tra có hàm lượng dầu, chất béo cao Đặc biệt loại sở, dầu mè trồng vùng có khí hậu khắc nghiệt khô hạn, đất cằn cỗi, phù hợp với tỉnh miền Trung vùng trung du miền núi Việt Nam khởi công xây dựng nhà máy sản xuất Etanol từ tinh bột sắn, công suất nhà máy 100 triệu lít cồn năm Như vậy, nhỏ so với tiềm nước ta Mặt khác, nhiều nguyên nhân mà năm có hàng chục triệu phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ, thân ngô, đậu, v.v.) chưa trọng khai thác mà bị đốt nhiều vùng nông thôn gây ô nhiễm môi trường khu vực 2.3.2 Khí sinh học Khí sinh học hay Biogas hỗn hợp khí methane(CH4) số khí khác phát sinh từ phân hủy vật chất hữu Methane khí tạo hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần so với khí cacbonic(CO2) Quá trình phân huỷ chất hữu tác động quần thể vi sinh vật (chủ yếu vi khuẩn) môi trường ôxi gọi trình phân huỷ kỵ khí (yếm khí) Sản phẩm thu từ trình hỗn hợp khí cháy bao gồm khoảng: 60% khí methane (CH4), 30% khí cacbonic (CO2) 10% hỗn hợp khí khác (hidro H2, nitơ N2, ôxi O2, sunfuahidro H2S, ) Quá trình gọi trình lên men methane quần thể vi sinh vật gọi vi sinh vật methane [7] Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Sơ đồ trình lên men khí methane: 2.4 Hiện trạng sử dụng khí sinh học giới Công nghệ KSH phát triển rộng rãi giới từ nước phát triển (Đức, Đan Mạch, Pháp ) nước phát triển (Trung Quốc, Ấn Độ, ) với đa mục đích đa chức tuỳ theo nhu cầu sử dụng Những bể xử lý nhỏ, truyền thống áp dụng quy mô hộ gia đình sử dụng nhiều nước phát triển Những công trình lớn cỡ trung bình lớn sử dụng trang trại có quy mô lớn với nguồn nguyên liệu dồi Các công trình nâng cấp lên thành nhà máy có chức phân huỷ kỵ khí nguồn chất thải như: Chất thải động vật chăn nuôi trang trại, phụ phẩm trồng, chất thải lò mổ, chất thải công nghiệp chế biến lương thực, bùn cống, rác thải hữu hộ gia đình sau phân loại KSH sản xuất từ nhà máy quy mô công nghiệp lọc Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường (hàm lượng methane đạt đến 97%) đưa vào hệ thống cấp khí thiên nhiên cung cấp cho hộ gia đình sử dụng Mạng lưới phát triển nước Châu Âu Đan Mạch, nước có nông nghiệp phát triển [2] Đức nước dẫn đầu giới công nghệ KSH Công nghệ Đức xuất sang nhiều nước châu Âu châu Á KSH sản xuất để cung cấp cho nhà máy phát điện với công suất: 20, 150, 200 500kW Năm 2006: Ở Đức có 820 công trình KSH xây dựng nâng tổng số công trình KSH nông nghiệp lên 3700 công trình Đức nhà sản xuất lượng từ KSH số giới [2] Đan Mạch quốc gia đầu lĩnh vực xây dựng nhà máy phân huỷ kỵ khí tập trung có khả xử lý tổng hợp nguồn chất thải như: Chất thải động vật chăn nuôi trang trại, phụ phẩm nông nghiệp, chất thải lò mổ, chất thải công nghiệp chế biến lương thực, bùn cống, rác thải hữu hộ gia đình sau phân loại Các nhà máy có chức quan trọng việc đảm bảo vệ sinh môi trường khu dân cư, gia đình sống phân tán, mặt khác cung cấp nguồn lượng đáng kể khu vực Tại Thuỵ Điển tiến hành làm KSH (lọc bỏ tạp chất nước) dùng làm nhiên liệu cho phương tiện giao thông từ năm 90 kỷ XX, đặc biệt phương tiện xe buýt công cộng Năm 2007, 50% số phương tiện giao thông chạy KSH đất nước Thuỵ Điển [2] Trung Quốc nước sau công nghệ KSH giới, việc áp dụng phát triển công nghệ KSH theo chiều rộng đại trà Thường phát triển theo ba hướng hướng hộ gia đình (theo hướng nông nghiệp sinh thái công nghệ KSH giữ vai trò liên kết), hướng công trình trung bình Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường lớn (trong trang trại chăn nuôi, lò mổ tập trung, nhà máy bia, rượu, đường, dược phẩm) hướng xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Tại Ấn Độ, việc ứng dụng toàn diện công nghệ KSH đối tượng hộ gia đình Ấn Độ chưa phát triển mạnh Trung Quốc Quá trình đưa công nghệ KSH áp dụng vào ngành khác chậm chạp Đặc biệt lĩnh vực xử lý chất thải, nước thải công trình KSH tương đối ít, công nghệ áp dụng cung cấp nhà cung cấp nước 2.5 Hiện trạng sử dụng khí sinh học Việt Nam 2.5.1 Đặc điểm chung Nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất khí sinh học ao bùn, phế liệu, phế thải sản xuất nông lâm nghiệp hoạt động sống, sản xuất chế biến nông lâm sản Phân động vật chất thải rắn rơm rạ thích hợp chp lên men kị khí Vi sinh vật thường hay sử dụng nguồn hữu cacbon nhanh sử dụng nito khoảng 30 lần Do nguyên liệu có tỉ lệ C/N 30/1 thích hợp cho lên men kị khí Trong thực tế người ta thường đảm bảo tỉ lệ khoảng 20 – 40 Phân gia súc có tỉ lệ C/N giới hạn này, nên thích hợp nguyên liệu chủ yếu sản xuất biogas Bảng Khả cho phân thành phần hoá học gia súc,gia cầm [3] Vật nuôi Khả cho phân Nguyễn Thu Phương – K31KTMT Thành phần hóa học 10 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Bò sữa Bì thịt Lợn Trâu Gia cầm 500kg vật nuôi/ngày Thể tích Trọng lượng (m ) tươi (kg) 0.038 38.5 0.038 41.7 0.028 28.4 6.78 0.028 31.3 (% khối lượng phân tươi) Chất tan Nitơ Photpho dễ tiêu 7.98 0.38 0.10 9.33 0.70 0.20 7.02 0.83 0.47 10.2 0.31 16.8 1.20 1.20 Tỷ lệ C/N 20-25 20-25 20-25 7-15 Bảng Ảnh hưởng loại phân đến sản lượng thành phần khí [3] Nguyên liệu Phân bò Phân gia cầm Phân gà Phân lợn Phân người Sản lượng khí m3/kg phân khô 1.11 0.56 0.31 1.02 0.38 Hàm lượng CH4 (%) 57 69 60 68 - Thời gian lên men (ngày) 10 30 20 21 2.5.2 Khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi Việt Nam Hơn 80% dân số Việt Nam sống nông thôn nên nguồn khí biogas xem dồi Đây vấn đề quan trọng việc tiết kiệm nguồn lượng dầu mỏ Tuy nhiên giá thành biogas cao so với nhiên liệu từ dầu mỏ vấn đề sở hạ tầng nên biogas chưa sản xuất theo quy mô lớn mà áp dụng theo mô hình nhà dân chăn nuôi kết hợp sản xuất biogas Ước tính nước có chừng 35000 hầm biogas phục vụ hộ gia đình với sản lượng 500-1000 m3 khí/ năm/ hầm Công nghệ KSH năm qua chủ yếu phát triển quy mô gia đình Hiện chưa có thống kê xác theo đánh giá chương trình mục tiêu quốc gia Nước vệ sinh môi trường nông thôn có khoảng 7% chuồng trại chăn nuôi có xử lý chất thải (mục tiêu đề 30%) Kết tổng điều tra nông thôn, nông nghiệp & thuỷ sản 2001 cho biết tổng số hộ chăn nuôi 11 Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 11 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường triệu Tạm lấy số ước tính có khoảng 770 nghìn chuồng trại chăn nuôi có xử lý chất thải Riêng Dự án hỗ trợ chương trình Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Cục Nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp PTNT chủ trì, Hà Lan tài trợ giai đoạn 2003 – 2005 xây dựng 18 nghìn công trình KSH gia đình [2] Hàng năm nước ta sản xuất 4.844 triệu m3 khí sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp chất thải chăn nuôi, tương đương với triệu dầu; khí sinh học sử dụng làm nhiên liệu đun nấu cho dân cư nông thôn, phần lại thải môi trường Tổng tiềm lý thuyết từ nguồn nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp chất thải chăn nuôi Bảng Tiềm lý thuyết KSH từ phụ phẩm nông nghiệp [4] Nguồn nguyên liệu Tiềm (Triệu m3) Quy dầu tương đương (triệu TOE) Tỷ lệ (%) Phụ phẩm trồng: Rơm rạ PP trồng khác Tổng từ PP trồng Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 1470,13 318,840 1788,97 0,735 30,2 0,109 6,5 0,894 36,7 12 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Từ chất thải gia súc: Trâu 441,438 0,221 8,8 Bò Lợn Tổng từ CT gia súc TỔNG 495,864 2118,376 3055,678 4844,652 0,248 1,059 1,528 2,422 10,1 44,4 63,3 100,0 Chương ÁP DỤNG MÔ HÌNH THU HỒI KHÍ SINH HỌC TẠI HUYỆN HÒA VANG, ĐÀ NẴNG 3.1 Tiềm phát triển khí sinh học huyện Ngành chăn nuôi phát triển chủ đạo, với nguồn chất thải từ ngành chăn nuôi, trồng trọt sản phẩm từ dịch vụ nông nghiệp điều kiện thích hợp làm nguyên liệu cho sản xuất khí sinh học Các chương trình hỗ trợ phát triển biogas Nhà nước tổ chức nước viện trợ Thành phần dân số chủ yếu độ tuổi lao động Giá dầu thô liên tục tăng gây sức ép người dân sử dụng, nên việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu cần thiết Biogas giải pháp thích hợp với huyện Hòa Vang nói riêng, nước Việt Nam nói chung Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 13 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường 3.2 Áp dụng mô hình thu hồi khí sinh học huyện Hòa Vang 3.2.1 Công nghệ thu hồi khí sinh học Để sản xuất KSH người ta xây dựng chế tạo thiết bị sản xuất KSH gọi tắt thiết bị KSH Nhiên liệu để sản xuất KSH chất hữu như: Phân động vật, loại thực vật (bèo, cỏ, rơm, rạ, ), chất hữu (rác thải sinh hoạt hữu cơ, bùn cống), nước thải công nghiệp (đường mía, đồ hộp, rau quả, thuỷ sản, giết mổ, chế biến tinh bột, giấy, cao su, dược phẩm, ) Những nguyên liệu nạp vào thiết bị KSH Từ thiết bị KSH tạo điều kiện thuận lợi để vi sinh vật phân huỷ chất hữu có chất thải sản sinh KSH Trong trình phân huỷ, phần nguyên liệu chuyển hoá thành KSH, phần lại không phân huỷ hết gọi phụ phẩm KSH Quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu trình sinh hóa phức tạp tạo hàng trăm sản phẩm trung gian phản ứng trung gian Tuy nhiên, trình chia làm ba giai đoạn gồm: Giai đoạn thuỷ phân lên men, gia đoạn sinh axit giai đoạn sinh methane Căn vào ba giai đoạn trình phân huỷ kỵ khí, người ta ứng dụng công nghệ tách pha để nâng cao hiệu suất sinh học, nhằm làm tăng hiệu suất sinh khí phương pháp phân tách giai đoạn với điều kiện sinh học tối ưu Giai đoạn Giai đoạn thuỷ phân lên men : Là giai đoạn chuyển hoá hợp chất cao phân tử (polymer) thành chất đơn phân tử (monomer) Giai đoạn Giai đoạn sinh hidro axit : Là giai đoạn trung gian trình tạo KSH Các chất tạo giai đoạn 1: Axit propionic, axit butyric, axit lactic, axit béo mạch dài, rượu, chuyển hoá tiếp tục thành axit axetic hidro Trong trình này, tạo cacbonic, sản phẩm trung gian trở thành chất ban đầu Các monosacarit chuyển hoá thành Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 14 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường axetat, peptit, axit béo, amino axit, amit, este, sinh giai đoạn thuỷ phân lên men chuyển hoá thành hidro axit axetic Giai đoạn Giai đoạn sinh methane : Các phân tử H2 CO2 kết hợp với than tạo khí methane (CH4) trình lên men axit rượu tạo thêm nhiều khí methane 4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O CH3CH2OH + CO2 → CH3COOH + CH4 CH3COOH → CH4 + CO2 CH3CH2CH2COOH + H2O + CO2 → CH3COOH + CH4 Trong trình phân huỷ kỵ khí ba giai đoạn xảy đồng thời Nếu trình phân huỷ giai đoạn vượt trội giai đoạn lại ảnh hưởng đến trình sản sinh khí methane 3.2.2 Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng sử dụng phổ biến Việt Nam, trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn thực công trình gọi bể methane Các công trình dựa phương thức phân hủy kị khí sinh methane vi sinh vật lơ lửng có nước thải Thiết kế cho công trình có khác biệt từ trình đưa nước thải vào thiết bị phương thức gia nhiệt thiết kế Thiết bị khí sinh học đơn giản áp dụng cho nhu cầu dân sinh hộ gia đình huyện Hòa Vang có thiết kế đơn giản xây gạch, chất liệu composite để xử lý chất thải chăn nuôi loại phế phẩm khác Ứng dụng phổ biến để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm thu KSH để sử dụng làm nhiên liệu đốt Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 15 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Một số thiết bị thu hồi KSH với phương pháp tiếp xúc lơ lửng giới thiệu sau: - Bể lên men có thiết bị trộn bể lắng riêng: (ANALIFT) Công trình gồm bể phản ứng bể lắng riêng biệt với thiết bị điều chỉnh bùn tuần hoàn Giữa thiết bị có thiết bị loại khí để loại bỏ khí tắc cục bùn vón Các cục bùn vón ảnh hưởng đến trình lắng bùn Với hai bể phản ứng lắng riêng biệt cho phép phản ứng bể độc lập chuyển bùn liên thông từ bể chịu ảnh hưởng lưu lượng nước thải dễ dàng bảo trì khởi động [7] Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 16 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường - Bể xử lý nước thải lớp bùn kị khí với dòng hướng lên: (UASB) Bể UASB có cải tiến so với ANALIFT dòng nước thải đầu vào bơm hướng từ đáy bể tạo dòng nước hướng lên bể tăng tiếp xúc vi sinh vật với chất thải đẩy mạnh trình phân hủy kị khí Có thể xử lý bùn dư tuần hoàn từ công trình hiếu khí phía sau Có thiết kế vận hành phức tạp so với công nghệ kỵ khí [7] Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 17 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Ứng dụng công nghệ khí sinh học huyện Hòa Vang + Sơ đồ cấu tạo bể khí sinh học xây gạch ứng dụng cho hộ gia đình với thể tích trung bình từ 8-10m3 [5] + Sơ đồ cấu tạo bể khí sinh học làm vật liệu composite ứng dụng cho hộ gia đình với thể tích trung bình từ 7-9 m3 [5] Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 18 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Bảng so sánh hai dạng công nghệ khí sinh học áp dụng huyện Hòa Vang Hầm xây gạch - Giá thành lắp đặt hợp lý với quy mô hộ gia đình - Công nghệ vận hành đơn giản - Có thể dùng để xử lý dạng chất thải có thành phần chất hữu cao khó phân huỷ - Thu KSH dùng cho nhu cầu lượng Hầm composite Ưu điểm - Giá thành lắp đặt hợp lý với quy mô hộ gia đình - Công nghệ vận hành đơn giản - Có thể dùng để xử lý dạng chất thải có thành phần chất hữu cao khó phân huỷ - Thu KSH dùng cho nhu cầu lượng - Độ bền tuổi thọ cao khó bị ăn mòn axit - Được cung cấp dịch vụ thi công, bảo hành, bảo dưỡng công ty cung cấp Nhược điểm - Hầm dễ bị lún nứt địa chất - Không có phận tích trữ KSH yếu dẫn đến khả bị rò rỉ mát KSH - Dễ bị ăn mòn vật liệu dung dịch xử lý có tính axit cao - Kỹ thuật thi công cần độ khéo léo am hiểu kỹ thuật - Bảo dưỡng khó khăn cấu Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 19 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường tạo nắp hầm cố định - Không có phận tích trữ KSH Chương KẾT LUẬN Khí sinh học ngày đóng vai trò quan trọng phát triển bền vững đât nước Nó dần thay nguồn lượng gây hủy hoại môi trường, giúp bảo vệ môi trường tốt Việc khai thác sử dụng theo lối hộ gia đình nên hiệu thấp: hiệu suất thấp gây ô nhiễm môi trường Vấn đề cấp bách để phát triển lượng khí sinh học nói riêng lượng tái tạo nói chung cần có chiến lược phát triển, sách, thể chế quy hoạch cụ thể nhà nước Trên sở có biện pháp huy động Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 20 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường vốn đầu tư, hỗ trợ từ nguồn nhà nước, tư nhân, quốc tế cho nghiên cứu triển khai phát triển ứng dụng rộng rãi hơn, quy mô nhân rộng Với điều kiện kinh tế xã hội huyện Hòa Vang, phát triển thu hồi khí sinh học theo quy mô gia đình hợp lý Bởi kinh tế phát triển chủ yếu ngành nông nghiệp, dân lao động phổ thông, diện tích đất rộng,… điều kiện thuận lợi cho phát triển chăn nuôi trồng trọt Công nghệ khí sinh học giúp hộ gia đình xử lý triệt để nước thải chăn nuôi phế thải nông nghiệp nhằm hạn chế phát thải môi trường, sử dụng nhiên liệu từ công nghệ bảo vệ môi trường Hai mô hình thu hồi khí sinh học xây gạch composite phù hợp với điều kiện hộ gia đình Một số cải tiến hai mô hình mang lại hiệu lớn tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thị Vân, 2012, Phát triển bền vững nông nghiệp địa bàn huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng Nguyễn Quang Khải (2012), “Những vấn đề phát triển lượng sinh khối Việt Nam” (Báo cáo Hội thảo Phát triển lượng bền vững Việt Nam) Ngô Thị Hoàng Mai, Đồ án nghiên cứu đánh giá tiềm sản lượng biogas thực trạng sử dụng lượng biogas khu vực Đan Hoài, Hà Nội Niên giám thống kê 2003, Tổng cục thống kê Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 21 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm lượng bảo vệ môi trường Hoàng Kim Giao (2011), “Công nghệ khí sinh học quy mô hộ gia đình”, Cục Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn Nguyễn Thị Nhâm Tuất, Ngô Văn Giới (2012), “Đánh giá thực trạng tiềm khai thác lượng tái tạo Việt Nam”, Tạp chí khoa học công nghệ Nguyễn Mạnh Tuấn, “Nghiên cứu giải pháp thu hồi lượng từ chất thải làng nghề sản xuất chế biến nông sản Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội công nghệ khí sinh học” Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 22 [...]... Biogas là một giải pháp thích hợp với huyện Hòa Vang nói riêng, nước Việt Nam nói chung Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 13 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường 3.2 Áp dụng mô hình thu hồi khí sinh học tại huyện Hòa Vang 3.2.1 Công nghệ thu hồi khí sinh học Để sản xuất KSH người ta xây dựng... gia Nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn thì hiện có khoảng 7% chuồng trại chăn nuôi có xử lý chất thải (mục tiêu đề ra là 30%) Kết quả tổng điều tra nông thôn, nông nghiệp & thu sản 2001 cho biết tổng số hộ chăn nuôi trên 11 Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 11 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi. .. tuần hoàn từ công trình hiếu khí phía sau Có thiết kế và vận hành ít phức tạp hơn so với công nghệ kỵ khí [7] Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 17 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường Ứng dụng công nghệ khí sinh học tại huyện Hòa Vang + Sơ đồ cấu tạo của bể khí sinh học xây bằng gạch ứng dụng cho... bình từ 8-10m3 [5] + Sơ đồ cấu tạo của bể khí sinh học làm bằng vật liệu composite ứng dụng cho hộ gia đình với thể tích trung bình từ 7-9 m3 [5] Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 18 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường Bảng so sánh hai dạng công nghệ khí sinh học áp dụng tại huyện Hòa Vang Hầm... K31KTMT 20 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường vốn đầu tư, hỗ trợ từ các nguồn nhà nước, tư nhân, quốc tế cho nghiên cứu triển khai và phát triển ứng dụng rộng rãi hơn, quy mô nhân rộng hơn Với điều kiện kinh tế xã hội hiện nay của huyện Hòa Vang, phát triển thu hồi khí sinh học theo quy... Đồ án nghiên cứu đánh giá tiềm năng về sản lượng biogas và thực trạng sử dụng năng lượng biogas tại khu vực Đan Hoài, Hà Nội 4 Niên giám thống kê 2003, Tổng cục thống kê Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 21 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường 5 Hoàng Kim Giao (2011), “Công nghệ khí sinh học quy... liệu composite để xử lý chất thải trong chăn nuôi và các loại phế phẩm khác Ứng dụng này hiện nay khá phổ biến để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm và thu KSH để sử dụng làm nhiên liệu đốt Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 15 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường Một số thiết bị thu hồi KSH với phương... - Bảo dưỡng khó khăn do cấu Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 19 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường tạo nắp hầm cố định - Không có bộ phận tích trữ KSH Chương 4 KẾT LUẬN Khí sinh học ngày càng đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển bền vững của đât nước Nó sẽ dần thay thế nguồn năng lượng. .. trồng: Rơm rạ PP các cây trồng khác Tổng từ PP cây trồng Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 1470,13 3 318,840 1788,97 3 0,735 30,2 0,109 6,5 0,894 36,7 12 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường Từ chất thải của gia súc: Trâu 441,438 0,221 8,8 Bò Lợn Tổng từ CT của gia súc TỔNG 495,864 2118,376 3055,678... sẽ được chuyển hoá tiếp tục thành axit axetic và hidro Trong quá trình này, cũng tạo ra cacbonic, các sản phẩm trung gian cũng có thể trở thành cơ chất ban đầu Các monosacarit được chuyển hoá thành các Nguyễn Thu Phương – K31KTMT 14 Nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ xử lý nước thải chăn nuôi trên địa bàn huyện Hòa Vang thành phố Đà Nẵng nhằm tiết kiệm năng lượng bảo vệ môi trường axetat, peptit, axit