Nghiên cứu công nghệ sản xuất biogas từ các chất phế thải của các đơn vị chăn nuôi gia súc, gia cầm

Trang 1

BO GIAO DUC VA DAO TAO

DAI HOC DA NANG

DAO XUAN HAN

NGHIEN CUU CONG NGHE SAN XUAT BIOGAS TU CAC CHAT PHE THAI CUA CAC DON VI

CHAN NUOI GIA SUC, GIA CAM

Chuyên ngành: Công nghệ Nhiệt

Mã số : 60.52.80

TOM TAT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Trang 2

Cong trinh duoc hoan thanh tai

DAI HOC DA NANG

Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Văn Vang

Phản biện 1: TS NGUYÊN THÀNH VĂN Phản biện 2: PGS.TS NGUYÊN BÓN

Luận văn đã được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn

Thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 23 tháng

10 năm 2013

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng

Trang 3

MO DAU

1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp đang phát triển mạnh,

những năm gân đây cơ cấu chuyển dịch của ngành chăn nuôi gia súc

gia cầm đang chuyển từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang chăn nuôi dưới dạng trang trại Trong 5 năm vừa qua, chăn nuôi trang trại đã phát triển nhanh về số lượng và quy mô chăn nuôi Số lượng trang trại (TT)tăng từ 1.761 năm 2001 lên 17.721 năm 2006, bình quân tắng trong gia1 đoạn 2001-2006 đạt 58,7%/nam

Hiện nay đã có rất nhiều nghiên cứu ứng dụng để xử lý chất thải chăn nuôi Mô hình sản xuất Blogas được xem là "cuộc cách mạng nâu” trong lĩnh vực năng lượng mới (The Brown Revolution), Blogas hiện nay được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới dé xử lý chất thải chăn nuôi đây là mô hình mang lại lợi ích kép vừa xử lí vừa môi trường do nguồn chất thải chăn nuôi vừa đáp ứng được nhu cầu

năng lượng cân thiết, nguồn phân sạch để trồng trợt và làm thức ăn

cho cá

Làm sao sản xuất Biogas một cách hiệu quả nhất và nâng cao được chất lượng Biogas sinh ra đã và đang là vấn đề được nghiên cứu và quan tâm trong thời gian qua tuy nhiên vẫn còn rất nhiều vấn

đề cần nghiên cứu Nghiên cứu các mô hình cũng như các yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình sinh biogas Từ đó tìm ra phương án nâng cao hiệu quả sử dụng hầm bioas áp dụng cho trại chăn nuôi gia súc, gia cầm Điều này sẽ mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong thời điểm hiện nay

Xuất phát từ thực tế đó mà tôi đã chọn đề tai:

Trang 4

2 Mục tiéu nghién cứu

Trên cơ sở nghiên cứu các phương pháp sản xuất biogas, và khảo sát thực tế tại các trang trại chăn nuôi heo có sử dụng hầm biogas Đánh giá hiệu quả của hầm biogas và căn cứ vào điều kiện cụ thể trên thưc tế để đề xuất các giải pháp SX Biogas phù hợp với các chất phế thải của các đơn vị chăn nuôi gia súc, gia cầm và ứng dụng CN nay vào một đơn vị chăn nuôi thực tế là trang trại chăn nuôi heo Hòa Phu-Hoa Vang-TP DN

3 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về tình hình chăn nuôi gia súc, gia cầm - Nghiên cứu CN SX Blogas

- Khảo sát đánh giá hiệu xuất hầm biogas tại trại chăn nuôi heo - Đề xuất phương án cái tạo hiệu quả hằm biogas

4 Phương pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu khảo sát đánh giá thực tế 5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu công nghệ sản xuất khí biogas phù hợp với điều kiện nông thôn Việt Nam, Khảo sát, đánh giá hiệu quả của mô hình biogas trên thực tế Đê xuất phương án nâng cao hiệu quả hầm biogas phù hợp với điều kiện thực tế

- Ý nghĩa thực tiễn: Giúp các đơn vị thấy rõ hơn ích lợi của việc

phát triển mô hình ứng dụng Biogas và góp phần nhân rộng mô hình biogas tại các trang trại cũng như các hộ gia đình nông thôn với số lượng nhiều hơn

6 Bồ cục luận văn

Trang 5

Chương 1: Tổng quan tình hình sử dụng quản lý chất thải chăn

nuôi gia súc gia cằm

Chương 2: Tổng quan về Biogas

Chương 3: Công nghệ sản xuất biogas từ chất thải chăn nuôi gia suc gia cam

Chương 4: Ứng dụng công nghệ sản xuất Biogas vao trai Hoa Phu Kết luận và hướng phát triển đề tài

CHƯƠNG 1

TONG QUAN TINH HINH SU DUNG QUAN LY CHAT THAI

CHAN NUOI GIA SUC, GIA CAM 1.1 CHAN NUOI GIA SUC GIA CAM O NUOC TA

1.1.1 Tình hình chăn nuôi thế giới

Theo số liệu thống kê của Tô chức Nông lương thế giới - FAO năm 2009 số lượng đầu gia súc và gia cầm chính của thế giới như sau: Tổng đàn trâu 182,2 triệu con chủ yếu ở các nước Châu Á, tổng đàn bò 1.1648 triệu con, dê 591,7 triệu con, cừu 847,7 triệu con, lợn 887,5 triệu con, gà 14.191,1 triệu con và tong dan vit la 1.008,3 triéu con Tốc độ tăng về số lượng vật nuôi hàng năm đạt trên dưới 1% năm

1.1.2 Chăn nuôi gia súc gia cầm ở nước ta

Về số lượng vật nuôi của thế giới, Việt Nam cũng là nước có tên tuôi về chăn nuôi: đứng thứ 2 về SỐ lượng vịt, thứ 4 về heo, thứ 6 về số lượng trâu và thứ 13 về số lượng gà

1.2 DAC DIEM CUA PHE THAI CHAN NUOI

Trang 6

1.3 HIEN TRANG SU DUNG PHE THAI CHAN NUOI GIA

SUC GIA CAM Ở NƯỚC TA

1.3.1 Hiện trạng sử dụng phế thải chăn nuôi ở nước ta

Trong năm 2011, cả nước SX gần 47 triệu tấn lương thực, trên Š triệu tắn rau quả, 3,2 triệu tan thịt lợn, 0,7 triệu tấn thịt gia cam Tuy nhiên, bên cạnh thành tựu đạt được, vấn đề môi trường nông nghiệp nông thôn cũng đang gây nhiều bức xúc Theo tính toán, hoạt động SXNN phát thải trên 84,5 triệu tấn chất thải từ trồng trọt, 82,5 triệu tấn chất thải từ chăn nuôi trong đó chiếm 80% chất thải chăn nuôi và 90% chất thải trồng trọt chưa qua xử lý

1.3.2 Tình hình về quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam a Chất thải rắn: Công tác quản lý chất thải trong chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn, việc sử dụng phân lợn trong nông nghiệp vẫn còn bị hạn chế do phân lợn không giống phân bò hay gia cầm khác Phân lợn ướt và hôi thối nên khó thu gom và vận chuyển, phân lợn là phân “nóng” khó sử dụng, hiệu quả không cao Phân bón = Biogas 291% Bán phân 61% uô1 cá 9% Không tnục đích 50%

Trang 7

Hình 1.3 Mục đích sử dụng nước thải tại một số huyện thuộc TP

Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 2

TONG QUAN VE BIOGAS 2.1 TONG QUAN VE BIOGAS

2.1.1 Năng lượng sinh khối

Sinh khối là một thuật ngữ có ý nghĩa bao hàm rất rộng dùng để mô tả các vật chất có nguồn Ốc sinh học vốn có thể được sử dụng

như một nguồn năng lượng hoặc do các thành phần hóa học của nó

Sinh khối là một nguồn năng lượng hấp dẫn bởi các lý do sau đây: Trước nhất, đây là một nguồn năng lượng tái tạo, và có thê được khai thác mà không cần đòi hỏi đến các kỹ thuật hiện đại phức tạp và tốn kém Năng lượng sinh học hiện đã và đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới, chiếm gần 11% lượng tiêu thụ của thế giới

2.1.2 Khi Biogas

Biogas con gọi là khí sinh học, là một hỗn hợp khí được sản sinh ra từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác động của vi khuẩn trong môi trường yếm khí, thành phân chủ yếu là khí Mê-tan

Trang 8

2.2 CAC UNG DUNG CUA SAN XUAT BIOGAS 2.2.1 San xuat nhiét truyén thong

Str dung biogas dé dun nau rat tiện lợi: sạch sẽ Bếp KSH gia đình

thường tiêu thụ khoảng 200 lít khí/giờ, đạt hiệu suất 50 — 60 %

2.2.2 Sử dụng Biogas qua sử lý để chạy động cơ đốt trong Các loại động cơ đốt trong dùng xăng hoặc dầu đều có thê cải tạo để dùng KSH thay thế, hoặc vẫn dùng xăng dầu như cũ

Bảng 2.1 Lượng khí sinh học dùng để chạy động cơ đốt trong Mục đích sử dụng Lượng khí tiêu thụ Chạy động cơ xăng 0,40 — 0,50 m”/mã lực

Chạy động cơ diesel 0,45 m/mã lực

Phát điện 0,60 — 0,70 m’/kWh

2.2.3 Sir dung min Biogas trong sản xuất nông nghiệp

Các chất hữu cơ như phân động vật, các loại cây xanh, sau khi phân hủy để sản xuất biogas lại trở thành một loại phân hữu cơ giàu dinh đưỡng Các nguyên tố N, P, K của nguyên liệu sau khi phân hủy hầu như không bị tốn thất mà lại chuyển hóa sang dạng phân mà cây trồng dễ hấp thụ Ngoài ra, bã thải còn được dùng để cung cấp thức ăn bố sung cho chăn nuôi gia súc, gia cầm và nuôi thủy sản

2.2.4 Một số ứng dụng khác a Thap sang

b Bảo quản hoa quả ngũ cốc

2.2 LỢI ÍCH CỦA VIỆC SỬ DỤNG BIOGAS 2.3.1 Lợi ích về môi trường

Trang 9

trang trại và hộ gia đình, giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước từ trang trại chăn nuôi và cung cấp phân bón hữu cơ cải thiện đất trồng trọt

2.3.2 Lợi ích về kinh tế

Hiện nay, dùng khí biogas sẽ tiết kiệm được chi phí mua nhiên liệu và phân bón Kế hoạch sắp đến, khi sử dụng khí biogas sẽ tính toán đề thu được quyền phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính

2.3.3 Lợi ích về xã hội

Sử dụng khí biogas làm nhiên liệu sẽ giảm thời gian vận chuyển nhiên liệu cũng như giảm nhẹ lao động cho phụ nữ và trẻ em Bên cạnh đó, công nghệ làm bể sinh khí biogas đã ngăn chặn các bệnh truyền nhiễm gây ra từ chất thải,

2.4 TÌNH HỈNH NGHIÊN CỨU ỨNG DUNG BIOGAS Ở

TREN THE GIOI VA O TAI VIET NAM

2.4.1 Tình hình nghiên cứu, ứng dung khi biogas trén thé giới Theo tính toán, nếu tận dụng xử lý được hết nguồn phế thải sản lượng khí biogas có thể tạo ra là 200 tỷ mỉ, tương đương với 150 đến 200 triệu tấn nhiên liệu và kèm theo nó là khoảng 20 triệu tấn phân bón

2.4.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng khí biogas ở Việt Nam CHƯƠNG 3

CONG NGHE SAN XUAT BIOGAS TU CHAT THAI CHAN NUOI GIA SUC GIA CAM

3.1 CO SO LY THUYET QUA TRINH SAN XUAT BIOGAS 3.1.1 Các giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí sinh metan - Giai đoạn thủy phân: Thủy phân các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn

Trang 10

chuyên hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hoi, alcohols, methanol, CO;, H;, NHạ, H;S và sinh khối mới Sự hình thành acid sẽ làm pH giảm xuống

- Giai đoạn acetic hóa: Vi khuẩn acetic chuyên hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetat, Hạ, CO; và sinh khối mới

- Giai đoạn metan hóa: Dưới tác dụng của các vị khuẩn sinh metan,acid hữu cơ và các hợp chất đơn giản khác biến thành khí CH¿,CO¿,H;S,

3.1.2 Vỉ sinh vật học của quá trình phân giải hữu cơ ky khí Các vi khuẩn trong bể KSH được chia hai nhóm sinh metan và không sinh metan

3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hình thành khí biogas

3.2 GIOI THIEU VE CAU TRUC HAM BIOGAS 3.2.1 So dé bé Biogas

3.2.2 Co ché tao ra biogas

Biogas là một hỗn hợp khí sản sinh từ sự phân hủy những hợp chất hữu cơ dưới tác động của vi khuẩn trong môi trường yếm khí

3.2.3 Các bước xây dựng ham Biogas quy mô nhỏ a Lựa chọn thể tích xây dựng hâm Biogas:

b Lựa chọn địa điểm căn cứ vào các yếu tổ sau đây: c Đào đất, xây bể phân huỷ, bể điều áp và thử độ kín 3.2.4 Vận hành và bảo dưỡng hầm biogas

3.3 MOT SO MO HiNH HAM SAN XUAT BIOGAS 3.3.1 Loai ban lién tuc

3.3.2 Loại hầm biogas theo kiểu nạp nguyên liệu theo từng mề 3.4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ TẠP CHÁT TRONG BIOGAS

Trang 11

Bang 3.2 Thanh phan chủ yêu của khí sinh Thành Tỷ lệ (% 50 - 70 30-45 N 0-3 H 0-3 -3 HS -5 Khi khac -2

a Metan (CH: là chất khí không màu, không mùi, nhẹ gần bằng nửa không khí và hòa tan trong nước tất ít Ở áp suất khí quyền, metan hóa lỏng ở nhiệt độ -161,5°C Metan là thành phần cháy chủ yếu của khí sinh học Hàm lượng metan trong khí sinh học phụ thuộc vào loại nguyên liệu phân hủy và sự diễn biến của các quá trình

b Cacbonic (CO,): là chất khí không cháy, không màu, không mùi, nặng gấp rưỡi lần không khí Nếu khí này chiếm tỉ lệ caotrong

khí sinh học sẽ làm cho chất lượng khí sinh học kém di

c Hydro sulfua (HS): c6 mui cha “tring thối” khiến cho khí sinh học cũng trở nên có mùi khó chịu, giúp ta dễ dàng nhận thấy sự có mặt của nó HS là nguyên nhân chủ yếu làm cho các bộ phận bang kim loại của hệ thống bị ăn mòn

d Tinh chat

3.4.2 Tiêu chuẩn của Biogas Trong các ứng dụng

Yêu cầu chất lượng để làm nhiên liệu Blogas có thể được sử

dụng cho những mục đích giống như khí tự nhiên khi đã được xử lý

Trang 12

nghiêm ngặt hơn nữa vì chất ô nhiễm sẽ tác động có hại đến chất điện phân

3.4.3 Công nghệ xử lý tạp chất trong Biogas

Nguyên tac: Khử khí CO;, H;S là quá trình tách các khí này ra

khỏi thành phần khí biogas Thông thường loại bỏ H;S yêu cầu triệt để hơn vì vấn đề sức khỏe con người và môi trường Loại bỏ CO; được thực hiện khi yêu cầu biogas có chất lượng cao Các phương pháp khử CO;, H;5 a Phương pháp hấp thụ b Phương pháp hấp phụ 3.5 GIỚI THIỆU MỘT SĨ CƠNG TRÌNH SỬ DỤNG HẢM BIOGAS

3.5.1 Công trình Lemvig, Đan Mạch

3.5.2 Công trình xử lý dịch hèm máy cồn Lam Sơn, Thanh Hóa

3.5.3 Công trình nhà máy chế biến tỉnh bột sắn Tịnh Phong

CHƯƠNG 4

ỨNG DUNG CÔNG NGHỆ BIOGAS VÀO TRANG TRẠI HÒA PHÚ 4.1 DAC DIEM TRANG TRAI HOA PHU

4.1.1 Địa điểm và đối tượng khảo sát

Trang 13

b Đối tượng khảo sát: Hầm biogas xây gạch, bề mat ham được phủ nhựa HDPE dày 1.5 mm nước thải sau hầm biogas được đưa qua hệ thống các hồ sinh họctrước khi thải vào môi trường Kích thước hầm biogas lần lượt là 2500 mỶ và 1750m”

c Mục tiêu

Xác định lượng chất thải đưa xuống hầm biogas Phân tích thành phần nước thải trước và sau khi xử lý bằng hệ thống biogas

Ước tính lượng khí biogas sản xuất ra tại trang trại và lượng điện

được tạo ra từ khí biogas Đánh giá hiệu quả hầm biogas về hiệu quả sinh blogas và hiệu quả xử lý môi trường

Xác định công suất điện sản xuất ra hàng ngày thông qua máy phát điện chạy bằng khí biogas

Tính toán kinh tế và hiệu quả môi trường So sánh hiệu quả hầm biogas với trang trại khác, đề xuất phương án cải tiễn hiệu quả

4.1.2 Chất thải chăn nuôi

a SỐ lượng heo hiện nuôi trong trang trại: Số lượng heo khảo sát là heo thịt khu C nuôi 4500 Con, khu D nuôi 2500 con

b Nguôn phát sinh chất thải chăn nuôi: Lượng phân thải heo thịt có trọng lượng như trại hòa phú theo là 2kg/con ngày đêm Khu C và D nuôi tong cộng 7000 lợn thịt Lượng phân thải ra bình quân mỗi ngày của Khu C và D khoảng 14.000 kgchất thải/ ngày đêm

Trang 14

4.1.3 Sơ đô, qui trình xứ lý bằng hầm biogas khu C va D a Quy trình xử lý bằng hằm biogas Chuông trại Chât that hữu cơ Bê ¬ ~ 7 R Ho vem khi chăn nuôt heo phân, nước tiêu, >| lăng ¬ ~ Biogas nurce vé sinh cat n chuông trạt)

Tải sử dụng một Bê lọc băng — He thong Cac

ie ee te Bechua l« hé sinh hoc

phan con lat that ra gối © smh hoc ngo3i Sử dụng lam phân bón cho —— | + Bun sinh học cay

Hinh 4.1 - Sơ đô quy trình xử lý băng hâm biogas

b Lượng nước thải xứ lý: Theo số liệu đo đạt trên đồng hồ đo nước lượng nước trung bình cấp cho heo uống và để vệ sinh chuồng trại tại là KhuC 120 m⁄:gày đ, KhuD 70 m⁄ngày

c Khảo sát thông số kĩ thuật của các bể xử lý khu C và D Bảng 4.4 Thông số kĩ thuật của các bể xử lý trang trại Hòa Phú Đơn Số lượng stt | Ténbéxirly | vi [Xhu Khu Ghi chú tính C D

Hồ ga lăng cát m° 1,5 1,5 Xây băng gạch thẻ

2 | Ham biogas m |250 175 | Xây kết cầu bằng đá Dưới đáy 0 0 bê tông lót đá 4x6 3 | Hồ tùy nghi m |500 500 | Đào đất phủ nylon đưới đáy và xung quanh hồ 4 | Hồ hiểu khí m |200 500 Đào đất phủ nylon xung quanh 0 0 thành và đáy bể Trồng rau muống và bèo

5 | Bê chứa sau m | 256 35 Xây băng gạch tô xi măng ở trên

khi qua các hồ cao ( trên đồi )

sinh học

6 | Bê lọc m | 35 16 | Xây bê bỏ 2 lớp vật liệu lọc là cát và sỏi

Trang 15

4.2 DANH GIA HIEU QUA SINH BIOGAS CUA HE THONG HAM BIOGAS

4.2.1 Cau tao ham biogas a Cau tao ham biogas Khu C

Bang 4.5 Các thông số khảo sát hầm biogas khu C Thông sô hâm ủ Đơn vị Chiêu ngang 14.5 m Chiéu dai 38m Chiéu cao 4.6m Thé tích chứa nước 1500 m” Thể tích chứa gas 1034 m°

Tổng thê tích hâm chứa 2534,6 m

Lượng nước bình quân nạp vào 120.000 l/ngày

Lượng phân bình quân nạp vào 9000 kg/ngày

b Cau tao ham biogas khu D

Bang 4.6 Cac théng sé khéo sdt ham biogas khu D Thông số hâm ủ Đơn vị Chiêu ngang 28.5 m Chiéu dai 13.5m Chiéu cao 4.6m

Thê tích chứa nước 1050 m”

Thê tích chứa gas 719.8 mÏ

Tổng thê tích hâm chứa 1769 mì

Lượng nước bình quân nạp vào 70.000 I/ngay

Lượng phân bình quân nạp vào 5000 kg/ngày

4.2.2 Lượng khí sinh học tạo ra từ quá trình xử lý biogas Tổng lượng biogas được sinh ra Phần lớn được đùng để chạy máy phát điện có công suất 60 và 80kva

Trang 16

ngày tại Khu D là khoảng 225 - 270 mỉ trung bình 247.5 m/ngày đêm

Máy 80Kva chạy khuC mỗi ngày chạy khoảng 5.5-6.5h với công

suất 80Kva mỗi giờ chạy khoảng 60 mỉ biogas Lượng biogas mỗi

ngày tiêu thụ khoảng 330 mỶ - 390m” trung bình 360 mỉ /ngày đêm

Tổng lượng biogas của khu C va Khu D là khoảng 607.5 mỶ/

ngày đêm Theo GS.TS Bùi Văn Ga 1 mỶ CH¿ khi cháy toả ra một nhiệt lượng tương đương với 1,3 kg than da, 1,15 lít xăng, 1,7 lit cén

Bang 4.9 Hiệu quả chuyển hóa biogas thành điện năng

STT Chỉ tiêu Đơnvj | Kết quả

1 | Lượng khí biogas sinh ra (m /ngày) (m /ngày) 607.5 2 | Luong khi biogas tao ra 1 kw dién (m’) (m) 0.93 3 | Số kw điện tạo ra (kw) (kw)/ngày 653.2

4.2.3 Thành phân biogas tại trang trại

Nhận xét: Tỷ lệ CHa khá cao khi so vơi một sỐ trang trại tương tự tuy nhiên vẫn thấp hơn so với trại heo Nhơn Sơn Đà Nẵng đạt tới

70%

Bang 4.10 Thanh phan biogas do dwec tit trang trai

Thông sô CH, CO; Khí khác Tỷ lệ % 66,3 30.9 2,8 4.2.4 Hiệu xuất biogas lý thuyết và biogas thực tế

Trang 17

sinh ra còn thấp cần có thêm một số giải pháp để nâng cao hiệu suất sinh khi biogas

Bang 4.11 Đánh giá hiệu suất hầm biogas trại Hòa Phú ^ k ay , Hiệu suât à Chỉ tiêu HUẾ | Heo [hựctếsovới ly thuyet 1 | Gas sinh ra theo thé 63 |607.5/1400=39.2 68,90%

tich (lit gas/kg chat thai) 2 | Gas sinh ra theo thé 0,445 |607.5/2550=0.22 53% tích (lít gas/chất thải lu trong ham)

4.3 DANH GIA KHA NANG XU LY MOI TRUONG HAM

BIOGAS TRAI HOA PHU

4.3.1 Cac thong s6 nwéc thai truwéc khi xir ly ham bang biogas Nhận Xét: Qua kết quả phân tích ta thấy rằng hầu hết các chỉ tiêu quan trọng không đạt tiêu chuẩn cho phép để thải ra môi trường như: TSS vượt 3,1 lần Hàm lượng COD vượt 30 lần BOD vượt 36,4 lần

N vượt 14,43 lần Sunfua vượt 8,55 lần

4.3.2 Kết quả phân tích thông số nước thải sau khi xử lý hầm biogas

4.3.3 Đánh giá khả năng xử lý môi trường hầm Biogas trại Hòa Phú

Hiệu quả xử lý môi trường của hầm biogas trại heo hòa phú có kết quả khá tốt Kết quả sau khi qua hầm biogas một số chỉ tiêu đã đáp ứng được chỉ tiêu nước thải công nghiệp theo tiêu chuẩn Việt Nam như PH,TSS, hàm lượng các kim loại như Cu,Pb,Zn,Cd,NH24 Vẫn còn một số chỉ tiêu chưa đat tiệu chuẩn môi trường như BOD;

vượt 1,76 lần COD vượt 1,32 lần, N vượt 1,42 lần v.v mặc dù một

Trang 18

hỗ tùy nghỉ v.v có thể hi vọng chất lượng nước thải sau cùng sẽ đạt tất cả tiêu chuẩn nước thải

4.4 TÍNH HIỆU QUA KINH TE VA MOI TRUONG 4.4.1 Hiéu qua kinh té

Ham biogas tong thé tich 2 ham 14 4250 m’ bang tai ni léng dudi

đáy làm bằng bê tông lát gạch giá thành đầu tư 1,2 triệu/ mỉ giá trị ước tính 5,1 tỷ đồng Động co và máy phát điện 60Kva: 175 triệu đồng Và 80Kva 205 triệu đồng tiền đầu tư cho động cơ khoảng 380 triệu đồng

Động cơ tiêu thụ khoảng 1m” biogas ứng với 1kWh điện Khi chạy bằng đầu diesel, động cơ kéo 2 máy phát điện 60 và 80 tiêu thụ khoảng 42 lít dầu/h Mỗi ngày máy 60kva chạy 5.5 h và 80kva chạy 6h Luong dau tiêu thụ là : 243 lít / ngày

Với giá đầu diesel 21.400vnd/l Nếu động cơ chạy 25 ngày mỗi tháng thì người tiêu dùng có thể tiết kiệm được khoảng 5.2 triệu

đồng tiền nhiên liệu mỗi ngày, tương ứng 130 triệu đồng mỗi tháng Do đó khi chạy bằng biogas, người tiêu dùng có thê thu hồi vốn đầu tư cho bộ phụ kiện và động cơ sau 3 tháng hoạt động

Nếu tính theo giá điện hiện nay trên thị trường giá trung bình

1500 VND/kw Mỗi ngày sản xuát ra trung bình 653.2 kw/ ngày mỗi ngày sản xuất ra lượng điện giá trị khoảng 980.000 vnd mỗi tháng là 24,5 triệu đồng tức khoảng 294 triệu đồng/ năm Nếu tính theo giá mua điện trung bình thì có thể thu hồi vốn đầu tư cho máy phát điện và bộ chuyển đôi khoảng hơn 1 năm 4 tháng vận hành

4.4.2 Tính toán hiệu quả môi trường

Lượng phát thải CO; khi đốt cháy 1 lit dau diesel 14 2,64kg/lit

Trang 19

kg/ngày, tương ứng với 78.4 tấn CO; mỗi năm ( mỗi tháng chạy 25 ngày)

Động cơ kéo máy phát điện §0 kW môi ngày chạy 6 giờ (tiêu thụ 144 lit dau diesel) thì lượng phát thải CO; của động cơ này là 380

kg/ngày, tương ứng với 114 tắn CO; mỗi năm

Do đó mỗi năm việc sử dụng động cơ biogas này góp phần giảm

mức độ phát thải CO; vào bầu khí quyển khoảng 192.4 tan 4.5 GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUÁ HẢM BIOGAS

Qua khảo sát đánh giá hiệu quả sinh biogas của trang trại hòa phú Hiệu quả sinh biogas còn thấp chỉ đạt 43,2 lit/ kg chat thai so với thông số tiêu chuẩn để thiết kế hầm biogas là 63 lít/ kga chất thải chỉ đạt 68,9% Qua xem xét thực tế tại trang trại hòa phú và so sánh với một số trang trại nuôi heo có hiệu suất cao hơn xin được kiến nghị một số giải pháp nâng cao hiệu quả sinh khí biogas như sau

4.5.1 Vệ sinh hồ lắng cát

- Trước khi đưa nước thải vào hằm biogas nước thải được cho đi qua hỗ lắng cát như trên sơ đồ nguyên lý Mục đích của hồ lắng cát là chứa đất cát, các loại rác thải khác như bao ni lông, cành lá cây v.v vào hầm biogas làm nghẽn hầm và ảnh hưởng đến khả năng sinh khí

Trang 20

4.5.2 Hạn chế nồng độ chất kháng sinh trong nước thải

Hiện tại trang trại hòa phú cũng như nhiều trang trại lớn khác trong cả nước áp dụng quy trình vệ sinh chuồng trại rất nghiêm ngặt thường sử dụng các loại chất tây rửa, xà phòng để làm sạch tồn bộ chng ni và các dụng cụ sử dụng Đầu mỗi dãy chuồng đều có hỗ vôi được thay hàng tuần Định kỳ 1 tuần phun biodine trực tiếp lên lợn và sát trùng chuồng trại Khi địch bệnh xảy ra nhiều thì 4 ngày phun thuốc 1 lần Máng nước, phân và nước tiểu được vệ sinh và thay mới hằng ngày

Trong giáo trình khí sinh học do TS trần quang khải chỉ ra hàm lượng chất kháng sinh tây rửa gây ức chế vi khuẩn và là một trong những nguyên nhân quan trọng gây ra sự suy giảm lượng khí sinh ra trong hầm biogas Nếu các chất tây rửa này theo nước thải được xả trực tiếp vào hầm biogas sẽ gây ảnh hưởng đến khả năng sinh biogas

Trang 21

sinh ra ngay sau đó

Qua tham khảo nhiều tài liệu và những nghiên cứu quan sát thưc tế tại trang trại có thể kết luận Chất tây rửa là một trong nhưng nguyên nhân gây hạn chế đến hiệu xuất hầm biogas Do đó kiến nghị như sau:

- Tại hồ lăng cát ta bố trí nắp chặn Trong thời gian vệ sinh chuồng

trại hoặc tổng vệ sinh khi xuất chuồng có sử dụng nhiều chất tây rửa ta tiễn hành đóng nắp chặn không cho nước thải vào hầm biogas

- Tại hố lắng cát ta để nước thải một thời gian Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời sẽ làm bay hơi một lượng lớn các chất kháng sinh Sử dụng một số loại hóa chất trung hòa thành phần chất tây rửa để làm giảm sự ảnh hưởng của chất tây rứa đên vi sinh vật Hoặc dùng máy bơm hút xả bỏ ra hồ sinh học để xử lý không cho qua hầm biogas

4.5.3 Giữ ôn định độ pH

Thông số đầu tiên đánh giá độ ôn định của bê ủ là pH Khi độ pH < 6,0 sẽ bắt đầu làm ức chế các vi khuẩn metan hóa làm cho hiệu quả sinh khí bắt đầu suy giảm mạnh Mặc đù nông độ pH qua các số liệu đo đạt khảo sát là trong khoảng 7.0 một thông số khá lý tưởng cho sự vận hành Ổn định hầm biogas Tuy nhién qua xem xét quá trình vận hành ta nhận thấy nồng độ pH khi vận hành ham biogas 14 khong 6n định có nhiều trượng hợp độ pH bị suy giảm khá lớn mà nguyên nhân là do một lượng lớn chất thải mới được bồ sung trong quá trình rửa chuồng lượng lớn chất thải mới được đưa vào hầm

Trang 22

metan và làm ngưng trệ hệ thống biểu hiện là pH xuống thấp, lượng biogas sinh ra thấp, điều này kiểm chứng cá trên ly thuyết cũng như thưc tế của rất nhiều trang trại sử dụng hầm biogas

Kiến nghị để có thể nâng pH lên trong giai đoạn bố sung chất thải mới vao ham Biogas, người vận hành cần thêm vật liệu đệm vào hệ thống như canxi cacbonat hoặc vôi tại đầu vào hầm blogas hoặc hồ lắng cát Điều này có thê hạn chế sự giảm pH tức thời khi bổ sung chất thải mới đảm bảo giữ cho nồng độ Ph luôn ở mức độ tỗi ưu

Đây là nhiệm vụ của người vận hành để giữ cho độ kiềm cacbonat ở mức có thê duy trì pH thích hợp cho sự tổn tại của vi khuẩn metan

4.5.4 Phối trộn thêm một số loại chất hữu cơ bồ sung

Hiện nay tỷ lệ C:N (cacbon/nito) của chất thải là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh Biogas Tỉ lệ C/N tốt nhất từ 25 — 30 Tỉ lệ này quá thấp cũng làm cho quá trình phân hủy ngưng trệ do quá trình tích lũy nhiều amoniac là một độc tố đối với vi sinh vật tỷ lệ này đối với chất thải heo là 12-13 khá thấp so với lý tưởng

Các chất thải hữu cơ như bèo tây , rơm rạ, bã mía, mùn cưa, rau củ thừa v.v đêù có hàm lượng C:N cao nếu cho thêm vào hầm Blogas sẽ cải thiện được ty lệ C:N hỗn hợp từ đó cái thiện hiệu quả hầm biogas mặt khác bèo tây, co rom ra hién rất nhiều tại các trang trại và nông thôn có thể tận dụng

Kiến nghị Trại có điều kiện về diện tích nên thiết kế kết hợp hồ sinh học thả và nuôi trồng bẻo, lục bình có thể giải quyết được

Nông độ chất gây ô nhiễm tuy đã được cải thiện tuy nhiên vẫn có chỉ số chưa đạt yêu cầu chỉ số chất thải công nghiệp theo tiêu chuẩn việt nam Kết hợp nôi lục bình ở hồ sinh học chắc chắn có thể giải quyết tốt được vẫn đề về môi trường

Trang 23

nhiều chất hitu co Cé thé vot luc binh bé sung vao ham biogas sé cải thiện được tỷ lệ C:N tăng được khả năng sinh biogas Mat khac ban thân lục bình cũng có khả năng sinh khí Việc bổ sung vào hầm biogas chắc chắn lượng biogas sẽ được cải thiện

Bang 4.19 Thé tich biogas sinh ra doi với từng loại nguyên liệu

Nguyên liệu | Bèo tây | Hèm bia | Phân gà | Phânbò | Phân heo Thếtích(ml) | 4904 | 265,5 | 174,79 | 107,18 37,3

Trên thế giới hiện có nhiều nghiên cứu xử lý yếm khí hỗn hợp của các loại chất thải khác nhau Các loại nguyên liệu khác nhau có thể cung cấp khí sinh học nhiều hơn tông của cả hai hoặc ít hơn Đây là một hướng đi đang nhận được nhiều sự qua tâm của các nhà khoa học trong việc nâng cao hiệu quả hầm biogas và việc hòa trộn thêm lục bình, rơm rạ, bã mía làm tăng hiệu quả blogas đã có một SỐ nghiên cứu công bố mang lại hiệu quả tốt nên việc xem xét về vẫn đề này rất khả thi với điều kiện trại hòa phú hiện nay

4.5.5 Tiến hành hút bã cặn định kì

Trại heo hòa phú đã vận hành hầm biogas khoảng hơn 4 năm ham biogas cần bảo dưỡng định kì Vấn đề được kiến nghị là việc hút cặn trong hầm biogas Do ít được thông tin hương dẫn nên mặc dù đây là vẫn đề có ảnh hưởng đến hiệu quả hầm nhưng việc hút cặn ít được quan tâm để ý đến thường thì khi nào lượng khí sinh ra quá it chủ trại mới nghĩ đến việc hút cặn tại hầm blogas

Trang 24

Làm một lượng đáng kê phân không phân giải hết và tích tu dan tir day bể cộng với các tạp chất khó phân hủy gây tăc đường ống nạp

Thực tế các hầm blogas của các trại heo đều bị hiện tượng này và biện pháp của thường sử dụng là dùng cây sào để chọc ngoáy nhiều lần tuy nhiên việc này chỉ giải quyết được tưc thời Khi tắc nhiều lần trong thời gian dài vận hành thì lượng phân rác ngập lên tới phần chứa khí làm giảm khả năng sinh khí Đẻ giải quyết triệt để vấn đề này thì cần phải hút cặn bể xả bỏ các loại tạp chất khó phân hủy

Lượng bã cặn được hút ra có thê sử dụng cho nhiều mục đích như dùng làm phân bón Phơi khô bỗ sung làm thức ăn cho gia súc có thể mua máy về đóng bánh bán cho các đơn vị sản xuất phân bon v.v

Kiến nghị trang trại cần phải tiến hành hút cặn tuy nhiên cần lưu y Ham biogas hiện chứa một lượng khí sinh học rất lớn trong quá trình hút cặn cần phải tuân thủ các quy định an toản

4.5.6 Cải tạo lại hệ thống lọc H;S

Ở trai heo hòa phú lượng biogas sinh ra trươc khi cho chạy máy phát điện được nghiên cứu lọc bớt thành phần HS bởi thanh phần

HS có hại gây ăn mòn máy móc Tuy nhiên qua một thời gian sử

dụng hệ thống lọc hiện tại đã không còn đảm bảo nữa làm cho máy móc hay bị hư hỏng và sửa chưa thường xuyên

- Do hệ thống lọc lớn xây bể phủ bạt bên trên Khi trời mưa nước mưa đọng trên bạt phủ thấm vào bên trong gây giảm hiệu quả

- Hệ thống vận hành đã lâu theo quy trình cần phải thay thế lượng phôi sắt bên trong hệ thống lọc do qua một thời gian dài lọc H;S thì phôi sắt bị bão hòa cần được thay thế làm mới

Trang 25

nhu quy trinh dé dam bao cho may phai dién chay an toan 6n dinh KET LUAN VA HUONG PHAT TRIEN DE TAI

1 KET LUAN

Qua kết quả nghiên cứu của luận văn thì luận văn đã có những kết luận như sau:

Trong những năm gần đây chăn nuôi tăng trưởng bình quân

8,9%/năm và có sự chuyển dịch từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang quy mô

trang trại để nâng cao hiệu quả Mỗi năm chăn nuôi thải ra khoảng 75-85 triệu tắn phân việc xây dựng hầm Biogas để xử lý về môi trường và tận dụng nguồn biogas để tạo ra năng lượng mang lại hiệu quả lớn về kinh tế

Mô hình hầm biogas đã được nghiên cứu nhiều Tuy nhiên đối với trang trại chăn nuôi mang những đặc điểm riêng như : hàm lượng các chất kháng sinh trong nước thải cao Độ pH thường xuyên bị

thay đổi không ôn định cần thiết có những nghiên cứu thực tế để

đưa ra phương án phù hợp với đặc điểm của mô hình trang trại nhằm nang cao hiéu qua ham biogas

Đề tài đã nghiên cứu, đánh giá được hiệu quả kinh tế và môi trường của trại chăn nuôi Hòa Phú — Hòa Vang Đà Nẵng Trên cơ sở nghiên cứu thực tế đề xuất được các phương án cụ thể phù hợp với đặc điểm của mô hình trang trại chăn nuôi để nâng cao được hiệu quả hầm biogas về mặt xử lý môi trường và hiệu quả sinh biogas Từ đó góp phần vào việc tìm ra mô hình hầm biogas hiệu quả nhất đối VỚI các trang trại chăn nuôi

2 KIÊN NGHỊ

Trang 26

- Nghiên cứu sâu hơn nữa các yếu tổ ảnh hưởng đến khả năng

sinh khí biogas như tỉ lệ C/N, pH, tỉ lệ chất khô, nạp liệu liên tuc dé tìm phù hợp nhất với các hầm biogas quy mô trang trại chăn nuôi

- Nghiên cứu Chế độ vận hành và cải tiến máy phát điện để có chế độ chạy Ổn định lâu dài Mang lại hiệu suất cao nhất như cải tiến

hệ thống nước giải nhiệt làm máy Hệ thống truyền động, quy trình

bảo dưỡng máy v.v