LỢI ÍCH KINH TẾ CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

Kinh tế học môi trường là một chuyên ngành của kinh tế học ứng dụng đề cập đến những vấn đề môi trường (thường còn được sử dụng bởi các thuật ngữ khác). Khi sử dụng các phương pháp chuẩn tắc của kinh tế học tân cổ điển, nó được phân biệt với kinh tế xanh hay kinh tế sinh thái trong đó bao gồm cả các cách tiếp cận không chuẩn tắc cho những vấn đề môi trường, khoa học môi trường, nghiên cứu môi trường, hoặc sinh thái. Theo chương trình Kinh tế học Môi trường của Cơ quan Quốc gia về Nghiên cứu Kinh tế (NBER)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN TIỂU LUẬN MÔN HỌC KINH TẾ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Chủ đề: TỔNG QUAN PHÂN TÍCH LỢI ÍCH KINH TẾ TỪ VIỆC ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI Lớp : Cao Học QLTN&MT GVHD : TS Phan Thị Giác Tâm HVTH : Nguyễn Tuyết Phượng Trần Mộng Khanh Tp Hồ Chí Minh, Tháng 12 năm 2017 MỤC LỤC I Tổng quan chất thải chăn nuôi .1 1.1 Nguồn gốc phát sinh 1.2 Thành phần tính chất 1.2.1 Chất thải rắn 1.2.2 Nước thải 1.2.3 Khí thải .3 1.3 Tác động chất thải chăn nuôi lên môi trường sức khỏe người .3 1.3.1 Tác động lên môi trường nước mặt nước ngầm 1.3.2 Tác động đên môi trường đất .3 1.3.3 Tác động lên mơi trường khơng khí 1.4 Tổng quan biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi 1.4.1 Xử lý Chất thải rắn .4 1.4.2 Xử lý chất thải lỏng II Cơng nghệ khí sinh học 2.1 Khí sinh học 2.2 Thành phần tính chất khí sinh học .7 2.3 Cơ sở lý thuyết trình hình thành khí sinh học .7 2.4 Các yếu tổ ảnh hưởng đến trình hình thành khí sinh học 2.4.1 Mơi trường kỵ khí 2.4.2 Nhiệt độ 2.4.3 Độ pH .9 2.4.4 Thời gian lưu 2.4.5 Các độc tố 10 2.4.6 Đặc tính nguyên liệu .10 2.6 Các loại cơng trình khí sinh học .12 i 2.6.1 Cấu tạo chung hầm biogas 12 2.6.2 Các dạng hầm khí sinh học .12 III Tình hình áp dụng cơng nghệ khí sinh học để xử lý chất thải chăn nuôi trênthế giới Việt Nam .16 3.1 Tình hình áp dụng cơng nghệ khí sinh học giới 16 3.2.Tình hình áp dụng cơng nghệ khí sinh học Việt Nam 17 IV Các lợi ích từ việc sử dụng cơng nghệ khí sinh học để xử lý chất thải 19 4.1 Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường 19 4.2 Lợi ích xã hội 19 4.3 Lợi ích kinh tế từ việc áp dụng cơng nghệ khí sinh học để xử lý chất thải chăn ni 19 4.3.1 Tạo nguồn lượng 19 4.3.2 Đun nấu thắp sáng .20 4.3.3 Chạy động đốt 21 4.3.4 Sử dụng làm phân phân compost 22 4.4 Lợi ích kinh tế từ việc giảm tác động đến mơi trườngvà bán tín phát thải cacbon 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Khối lượng chất thải hàng ngày số vật nuôi .6 Bảng1.2 Mật độ số vi sinh vật chất thải rắn vật nuôi Bảng 1.3 Tải lượng chất ô nhiễm nước thải số vật nuôi Bảng 1.4 Nồng độ chất nhiễm khơng khí chuồng ni .8 Bảng 2.1.Thời gian lưu nước thải chất thải động vật .13 Bảng 2.2 Điều kiện tối ưu cho q trình sinh khí 14 Bảng 2.3 Đặc tính sản lượng khí sinh học số nguyên liệu thường gặp15 Bảng 4.1 Năng lượng lý thuyết phụ phẩm khí sinh học rác thải thị năm 2006 22 Bảng 4.2 Lượng khí sinh học dùng để chạy động đốt mô tả 24 Bảng 4.3 Tỷ lệ dinh dưỡng chất thành phần phụ phẩm khí sinh học .24 iii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đờ q trình phân giải kỵ khí chấ t thải sinh học 12 Hình 2.2 Sơ đờ hầm sinh khí loại lần 16 Hình 2.3 Hầ m sinh khí kiể u vòm cố đinh ̣ 17 Hình 2.4 Hầ m sinh khí có nắ p đâ ̣y di đô ̣ng 17 Hình 2.5 Hầm sinh khí dạng túi .18 Hình 2.6 Các bô ̣ phâ ̣n riêng biê ̣t của bể khí sinh ho ̣c composite 18 Hình 4.1 Chi phí nhiên liệu hộ trước có cơng trình 23 Hình 4.2 Chi phí nhiên liệu hộ sau có cơng trình .23 Hình 4.3 Chi phí tiết kiệm từ việc sử dụng phụ biogas để trồng trọt chăn nuôi25 iv I Tổng quan chất thải chăn nuôi 1.1 Nguồn gốc phát sinh Chất thải chăn nuôi phát sinh từ hoạt động chăm sóc vật ni như: cho ăn, tắm rửa, vệ sinh chuồng trại trình tiết vật nuôi gây như: phân, nước tiểu 1.2 Thành phần tính chất Chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi bao gồm loại chính: chất thải rắn, chất thải lỏng chất thải khí 1.2.1 Chất thải rắn: Chất thải rắn bao gồm thức ăn thừa, xác chết súc vật, phân, chất độn chuồng,… Tỷ lệ chất hữu cơ, vô vi sinh vật chất thải rắn tùy thuộc vào loại thức ăn, giống, loại gia súc, cách nuôi cách dọn vệ sinh Khối lượng chất thải rắn ngày số vật ni trình bày bảng 1.1 Bảng 1.1 Khối lượng chất thải hàng ngày số vật nuôi [18] Loại gia súc Phân nguyên (kg/con/ngđ) Nước tiểu (kg/con/ngđ) Trâu 18 – 25 8,0 – 12,0 Bò 15 – 20 6,0 – 10,0 Ngựa 12 – 18 4.0 – 6,0 Heo < 10 kg 0,5 – 1,0 0,3 – 0,7 Heo 15 – 45 kg 1,0 – 3,0 0,7 – 2,0 Heo 45 – 100 kg 3,0 – 5,0 2,0 – 4,0 Dê 1.5 – 2,5 0,6 – 1,0 Chất thải chăn nuôi có độ ẩm từ 56-83%, tỷ lệ N/P/K cao, chứa nhiều hợp chất vô cơ, hữu lượng lớn vi sinh vật, ký sinh trùng gây bệnh cho người động vật [19] Trong chất thải rắn bao gồm nước: 56-83%, chất hữu cơ: 1-26%, N: 0,32-1,6%, P: 0,25-1,4%, K: 0,15-0,95% nhiều loại vi khuẩn, vi rus, trứng giun sân gây bệnh cho người vật nuôi [7] Các vi sinh vật phổ biến vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea điển hình giống Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus,… Trong kg phân có chứa 2000 – 5000 trứng giun sán gồm loài: Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus [19] Bảng1.2 Mật độ số vi sinh vật chất thải rắn vật ni [19] Chỉ tiêu Đơn vị Lợn Bị Gà Coliform MNP/100g 4.106-108 3.106-107 1,5.108-109 E coli MNP/100g 105-107 104-107 5.106-108 Streptococus MNP/100g 3.102 – 104 20-30 5.102-104 Cl.perfringens Vk/25ml 10-102 10-102 10-102 Salmonella Vk/25ml 10-104 10-104 10-104 Đơn bào MNP/10g 0-103 0-103 0-103 1.2.2 Nước thải: Nước thải phát sinh hoạt động chăn ni xuất phát từ q trình tắm rửa cho gia súc, vệ sinh chuồng trại, nước tiểu gia súc Nước thải chăn nuôi thường bao gồm có phân từ q trình nêu Nước thải loại có khả gây nhiễm môi trường cao chứa hàm lượng chất ô nhiễm lớn Hơn nữa, thành phần nước thải chăn nuôi biến động lớn tùy thuộc vào quy mô chăn nuôi, cách vệ sinh chuồng trại loại chuồng trại… tổng thể loại nước thải chứa khoảng 75-95% nước phần lại chất hữu cơ, vô mầm bệnh Bảng 1.3 Tải lượng chất ô nhiễm nước thải số vật ni [12] Thể tích Vật ni Đơn vị chất thải m /đơn vị Trâu/bò thịt Con/năm BOD5 Kg/Đơn vị 8,4 164 TSS T-N T-P Kg/đơn vị Kg/đơn vị Kg/đơn vị 1204 43,8 11,3 Trâu/bò sữa Con/năm 15,6 228,5 1533 82,1 12,0 Lợn thịt Con/năm 14,6 32,9 73,0 7,3 2,3 Gà thịt Con/năm 21,5 1,61 4,2 3,6 - Gà lấy trứng Kg 21,5 1,61 4,2 3,6 - trọng lượng/năm 1.2.3 Khí thải: Chất thảichăn ni xuất phát từ q trình phân hủy hiếu khí kỵ khí hợp chất hữu thức ăn dư thừa, từ phân nước tiểu vật nuôi Tùy thuộc vào giai đoạn phát triển vật nuôi, loại thức ăn, tình trạng sức khỏe vật ni phụ thuộc vào thời tiết Thơng qua q trình phân hủy hợp chất khí tạo thành gây nên mùi có 40 loại khí gây mùi chủ yếu khí H2S NH3 [1] 1.3 Tác động chất thải chăn nuôi lên môi trường sức khỏe người 1.3.1 Tác động lên môi trường nước mặt nước ngầm Chất thải chăn nuôi chứa nhiều hợp chất hữu cơ, hàm lượng N, P cao mật độ vi sinh vật lớn nên thải môi trường gây ô nhiễm môi trường nước Thực tế chứng minh nước lưu vực tiếp nhận nước thải chăn nuôi hộ dân có nồng độ COD trung bình 878,9 mg/l, đạm amon 70,4mg/l, tổng coliform 2,78.105 MPN/100 ml, vượt tiêu chuẩn 10 TCN 678-2006 nhiều lần Ở lưu vực lân cận tiêu cao điều vượt tiêu chuẩn cho phép [20] Bên cạnh đó, lượng chất thải chăn ni thấm xuống đất vào mạch nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước ngầm 1.3.2 Tác động đên môi trường đất [4] Cũng giống trên, nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng chất ô nhiễm cao vào môi trường đất làm môi trường đất bị thối hóa, ngồi mật độ vi sinh vật nước thải lớn chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh nên lây lan dịch bệnh cho vật nuôi người Mặt khác, lượng natrat photphat dư thừa theo nước mặt làm ô nhiễm mực thủy cấp 1.3.3 Tác động lên mơi trường khơng khí [4] Có nhiều loại khí sinh chuồng nuôi gia súc bãi chứa chất thải chăn nuôi, q trình phân hủy hiếu khí kị khí chất thải chăn nuôi (chủ yếu phân nước tiểu) q trình hơ hấp vật ni Do vậy, chăn nuôi quy mô nông hộ, gia trại hay trang trại bị ô nhiễm xu chăn ni quy mơ lớn mức độ ô nhiễm tăng Nồng độ chất ô nhiễm không khí quy mô thể sau: Bảng 1.4 Nồng độ chất ô nhiễm khơng khí chuồng ni [13] Thơng số Nơng hộ Gia trại Trang trại NH3 (mg/m3) 0,112 0,125 0,15 H2S (mg/m3) 0,0053 0,0082 0,0069 VSV (VK/m3) 35500 45444 39667 1.4 Tổng quan biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi 1.4.1 Xử lý Chất thải rắn [6][12] Sử dụng phân tươi: Sử dụng phân tươi để bón cho trồng nuôi cá Đây phương pháp mà người sử dụng hiệu kinh tế thấp, ô nhiễm môi trường lây lan dịch bệnh  Ủ phân theo phương pháp truyền thống: phương pháp người dân sử dụng lâu đời Chất thải chọn với chất độn như: rơm rạ, trấu, vôi, phân lân, vôi,…Khi ủ người ta đầm nén che kín lại để ủ ủ hở trời Thời gian ủ kéo dài từ 2-6 tháng Tùy vào cách ủ mà chất lượng phân khác đó, tùy theo nhu cầu mà người dân chọn cho phương pháp tốt Sản phẩm sau trình ủ hợp chất hữu dễ phân hủy sinh học hơn, trồng dễ hấp thụ, mầm bệnh bị tiêu diệt Đây phương pháp dễ thực chi phí thấp tốn thời gian diện tích đất  Ủ phân compost: Ủ phân compost trình phân hủy sinh học hiếu khí chất thải hữu dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định tác động kiểm soát người, sản phẩm giống mùn gọi compost Phương pháp xử lý hộ chăn nuôi áp dụng để tận dụng làm nguồn phân hữu bón cho trồng, góp phần tiết kiệm chi phí phân bón cho hoạt động trồng trọt Tuy nhiên, thực tế hầu hết hộ chăn nuôi thực chưa hiệu thiếu kiến thức làm phân theo loại chất lượng phân chưa tốt mùi hôi  Nuôi trùn quế: Chất thải sử dụng làm nguồn thức ăn cho trùn Phương pháp mang lại lợi ích kép tạo sản phẩm phân có chất lượng tốt loại phân khác nên mang lại hiệu kinh tế cao mặt khác tạo sinh khối trùn để làm thức ăn cho cá 1.4.2 Xử lý chất thải lỏng Có thể sử dụng biện pháp học song chắn rác, bể lắng để tách cặn lắng nhằm tạo điều kiện cho cơng trình xử lý Có thể sử dụng biện pháp lý hóa keo tụ tuyển để xử lý cặn lơ lửng để giảm tải trọng cho cơng trình xử lý Theo Nguyễn Thanh Cảnh (2002)[5] sử dụng biện pháp học kết hợp với keo tụ giảm 80-90% cặn lơ lửng phương pháp tốn nên xem không hiệu Chất thải chăn nuôi chứa hàm lượng chất hữu dễ phân hủy sinh học cao nên thích hợp cho biện pháp xử lý sinh học Các biện pháp sinh học: Xử lý dựa vào tự nhiên: cánh đồng lọc, cánh đồng tưới, sử dụng thủy sinh, ưu điểm phương pháp đơn giản, rẻ tiền tốn nhiều diện tích Loại có dạng hình trụ, tỷ lệ độ cao đường kính 2,5÷4:1, xây dựng gạch, bê tông lưới thép Nguyên liệu cung cấp bán liên tục Thời gian lưu khoảng 30 ngày vùng khí hậu ấm 50 ngày vùng khí hậu lạnh Ưu điểm chịu áp lực tốt, áp suất ổn định, nhiên nắp thường làm thép có độ bền trung bình, giá thành cao, khó khăn chống ăn mòn nắp phải di động Loại có cấu tạo đơn giản, bao gồm ống trụ chất dẻo tổng hợp túi chất dẻo mềm, ống nạp nguyên lệu, ống tháo bã ống lấy khí để sử dụng Thời gian ủ thay đổi tùy theo loại nguyên liệu sử dụng nhiệt độ môi trường, 60 ngày nhiệt độ 15 - 200C, 30 ngày nhiệt độ 30-350C Ưu điểm bật hầm lắp đặt vận hành đơn giản, chi phí thấp Tuy nhiên, loại dễ hư hỏng hiệu suất không cao vào màu đông ảnh hưởng nhiệt độ môi trường Hin ̀ h 2.5 Hầm sinh khí dạng túi  Kiểu hầm composite Loại bể sản xuất Việt Nam từ năm 2006 Bể làm từ vật liệu composite nên độ bền cao, chịu áp lực lớn Bể composite khơng có ống nạp, ống xả mà bể nạp bể điều áp nối trực tiếp với bể phân giải, độ dày thành bể tương tự độ dày bể phân giải Bể composite bao gồm phận tách rời, phận gắ n kết lại với nhờ vào keo đặc dụng ốc vít 15 Ưu điểm loại kín khí tuyệt đối, khơng bị hư có vài kích thước cố định hầm 4m3; 7m3; 9m3, giá thành cao Hin ̀ h 2.6 Các bô ̣ phâ ̣n riêng biê ̣t của bể khí sinh ho ̣c composite III Tình hình áp dụng cơng nghệ khí sinh học để xử lý chất thải chăn ni trênthế giới Việt Nam 3.1 Tình hình áp dụng cơng nghệ khí sinh học giới [14] Ấn Độ: Tại nước này, Chính phủ có chương trình hỗ trợ cho nơng dân xây dựng hầm ủ khí sinh học để xử lý chất thải chăn ni, kết năm có khoảng 200.000 hộ gia đình sử dụng khí biogas thay cho củi để nấu ăn hàng ngày Năm 1985, Ấn Độ có khoảng triệu bể với chi phí xây dựng khoảng 55 triệu đơla Tính tới thời điểm 1999 có 2,9 triệu hầm khí sinh học quy mơ gia đình, 2700 cơng trình khí sinh học tập thể xử lý phân người, ước tính số cơng trình tiết kiệm triệu củi 0,7 triệu ure hàng năm Tháng năm 2000, Nước có triệu cơng trình khí sinh hoc Trung Quốc: 16 Theo số liệu thống kê Bộ Nông nghiệp Trung quốc tình hình áp dụng cơng trình khí sinh học để xử chất thải môi trường chăn ni 460 cơng trình khí sinh học cỡ lớn, lượng khí tạo cung cấp cho 5,59 triệu gia đình sử dụng Năm 2008 số cơng trình cỡ lớn tăng lên đến 573 cơng trình Năm 2010, có 2000 cơng trình cỡ lớn 8,5 triệu hầm quy mơ hộ gia đình Nepal Đặc trưng Nepal khơng ni heo, trồng trọt ni bị Nepal trọng đến việc xây dựng hầm biogas để xử lý chất thải tận dụng nguồn khí sinh học để phục vụ nhu cầu đun nấu thắp sáng người dân Nguyên liệu nạp vào hầm biogas chủ yếu phân, nước tiểu người trâu, bò Việc xây dựng hầm biogas để xử lý chất thải bắt đầu vào năm 1975 với tên gọi “năm nơng nghiệp”, thời gian có 200 gia đình lắp đặt với loại hầm nắp hình vòm cầu Năm 1992 với hỗ trợ dự án chương trình phát triển khí sinh học, Chính phủ Nepal xây dựng 16.000 cơng trình đến năm 2008 140.000 cơng trình phục vụ cho 11.000 dân địa bàn nước 3.2.Tình hình áp dụng cơng nghệ khí sinh học Việt Nam Tình hình phát triển khí sinh học Việt Nam trải qua giai đoạn [16] [17] Giai đoạn 1960 -1975: Từ năm 1960, Bộ nông nghiệp bắt đầu ý đến công nghệ khí sinh học Ở vài tỉnh xây dựng thử nghiệm cơng trình khí sinh học, nhiên cơng trình sớm ngừng hoạt động lý kỹ thuật Giai đoạn 1976 – 1980: Đề án “Sử dụng khí sinh học Việt Nam”, đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng hầm ủ lên men sinh khí meta” (1976) khởi động lại hoạt động nghiên cứu triển khai cơng nghệ khí sinh học giai đoạn Cuối 1979, Cơng trình nắp tích bể phân hủy 27 mét khối nơng trường Sao Đỏ (Mộc Châu) xây dựng thành công, đặt tảng cho việc tổ chức thực sau 17 Giai đoạn 1981- 1990 Chương trình nghiên cứu Nhà nước lượng (mã số 52C) ưu tiên triển khai hai kế hoạch năm năm 1981-1985 1986 -1990 Viện Nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Điện chủ trì Bộ Y tế thực số dự án liên quan đến khí sinh học nhằm mục đích vệ sinh mơi trường Trong giai đoạn này, Nước ta nhiều tổ chức quốc tế giúp đỡ Viện Sinh lý Sinh hóa VSV (Liên Xô cũ), tổ chức OXFAM (Anh), SIDA (Thụy Điển) giúp đỡ Tính đến cuối năm 1990, nước có khoảng 2000 cơng trình khí sinh học, kích thước từ -200 m3 Giai đoạn 1991 đến Trong giai đoạn này, cơng nghệ khí sinh học phát triển mạnh khuôn khổ dự án vệ sinh môi trường, nông nghiệp phát triển nông thôn Các chương trình là: Chương trình mục tiêu Quốc gia nước vệ sinh môi trường nông thôn giai đoạn 2006 -2010 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt: - Dự án Nâng cao chất lượng, an toàn sản phẩm nơng nghiệp phát triển chương trình khí sinh học (QSEAP&BDP) từ năm 2009 – 2015 Ngân hàng BDP tài trợ ; - Dự án Cạnh tranh ngành chăn ni an tồn thực phẩm (LIFSAP) từ năm 2010 – 2015 Ngân hàng Thế Giới tài trợ; - Dự án chương trình phát triển khí sinh học Việt Nam Hà Lan tài trợ Hiện tại, nước có 500.000 cơng trình khí sinh học xây dựng từ chương trình hỗ trợ Chính phủ tư nhân tự xây dựng Riêng dự án Chương trình khí sinh học thực từ năm 2003-2013 130.000 cơng trình khí sinh học [10] Ở Việt Nam, xây dựng công trình quy mơ lớn tích vài trăm mét khối dùng để xử lý chất thải chăn nuôi trang trại xây dựng chủ yếu Đồng Nai Bình Dương Số cơng trình có khoảng 10 cơng trình Loại cơng trình Khoa chăn nuôi Thú y Trường đại học Nông – 18 Lâm thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu phát triển, loại cơng trình sử dụng vật liệu HDPE để làm vật liệu che phủ tạo môi trường kỵ khí để xử lý Khí thu từ cơng trình dùng để chạy máy phát điện với tổ máy dùng động ô tô cũ kéo máy phát điện [17] IV Các lợi ích từ việc sử dụng cơng nghệ khí sinh học để xử lý chất thải 4.1 Góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trường [16] Đun nấu biogas góp phần hạn chế phá rừng cho mục đích làm than, củi, từ góp phầ n giảm thiên tai, lũ lụt, hạn hán…Đồng thời rừng đảm bảo nơi dự trữ sinh và nơi bảo tồn đa dạng sinh học Việc giải nguồn chất thải gia súc gia cầm từ khơng cịn gây mùi thối khó chịu, nhiễm đất, nguồn nước 4.2 Lợi ích xã hội [16] Trong mơi trường kỵ khí, mầm bệnh bị tiêu diệt hồn toàn nhờ vâ ̣y, tránh lây lan dịch bệnh cho gia súc, gia cầm người Nơi phát triển hầm khí sinh vật tốt, nơi kiể m sốt có hiệu bệnh kí sinh trùng bệnh sán; vệ sinh nơng thơn biến đổi tốt hơn, người làm nông nghiệp bảo vệ, tiêu chuẩn chung sức khỏe nâng lên rõ rệt Giải phóng sức lao động phụ nữ trẻ em khỏi công việc bếp núc kiếm củi nặng nhọc 4.3 Lợi ích kinh tế từ việc áp dụng cơng nghệ khí sinh học để xử lý chất thải chăn nuôi 4.3.1 Tạo nguồn lượng Tại vùng Eshtehard gần tỉnh Tehran thuộc Iran có lượng phát sinh chất thải chăn ni hang ngày gia súc 219.000 gia cầm 87.600 Khi xây dựng hệ thống khí sinh học quy mơ cơng nghiệp sản xuất 5950 Kw điện, 2,36 khí, 58,8 mét khối phân lỏng, 11 phân khô 11.900 kwh nhiệt Thời gian hồn vốn 3,3 năm sau lợi thuận thu 3,9 triệu USD [26] 19 Theo báo cáo Nguyễn Quang Khải hội thảo - hội chợ - triển lãm Quốc tế phát triển lượng Việt Nam lần thứ năm 2008 [17] Trung tâm hội nghị quốc gia tổng tiềm lý thuyết từ phụ phẩm nông nghiệp rác thải đô thị năm 2006 14.892,426 triệu m3 tương đương với 7,446 triệu TOE dùng để sản xuất lượng điện 18.616 triệu kWh 27,85% sản lượng điện nước năm 2006 (966.838 triệu kWh) Bảng 4.1 Năng lượng lý thuyết phụ phẩm khí sinh học rác thải đô thị năm 2006 Ước tính giá dầu giới năm 2006 73,5 USD/thùng (tạm tính thùng dầu có khối lượng tấn), giá điện sinh hoạt trung bình 852 đ/kwh lượng tiền tiết kiệm từ việc nhập dầu là: 78183 USD 15861 tỷ đồng 4.3.2 Đun nấu thắp sáng Khí sinh học có nhiệt trị khoảng 4.700-6500 kcal/m3.Về nhiệt lượng hữu ích: 1m3 khí sinh học tương đương: 0,96 lít dầu; 4,7 KWh điện; 4,07 kg củi gỗ; 6,1 kg rơm rạ [16]  Đun nấu Việc phát triển khí sinh học đường quan trọng để tiến tới giải vấn đề lượng nơng thơn: sử dụng khí sinh học để đun nấu ngày thay cho nguyên liệu khác than, củi, ga hóa lỏng Theo Nguyễn Quang Khải [18] cơng trình khí sinh học tích 3-5 m3, 15-20kg ngun liệu nạp ngày thu 500-1000 lít khí, đủ đun nấu thức ăn nước uống cho gia đình khoảng 4-5 người 20 Theo kết điều tra khảo sát người sử dụng cơng trình khí sinh học dự án “Chương trình khí sinh học cho ngành chăn ni Việt Nam (SNV) 2010-2011 [9] cho thấy: Trung bình hộ tiết kiệm 286 ngàn đồng cho mục đích đun nấu thắp sáng Dự kiến tuổi thọ cơng trình khí sinh học 11m3 mười năm thời gian hồn vốn khoảng 2,5 năm, thời gian cịn lại gia đình sử dụng miễn phí lượng sinh từ cơng trình Hình 4.1 Chi phí nhiên liệu hộ trước có cơng trình  Thắp sáng: Hình 4.2 Chi phí nhiên liệu hộ sau có cơng trình Người ta sử dụng khí biogas để thắp sáng, đèn sử dụng loại đèn măng sơng Kết thí nghiệm Viện Năng lượng cho thấy với mức tiêu thụ 40-80l khí sinh học/h, đèn khí sinh học phát sáng tương đương với bóng điện sợi đốt 25 W Các loại đèn tiêu thụ 0,1 – 0,15 m3/h cho độ sáng tương đương đèn điện sợi đốt 60W Độ sáng đèn tăng cao áp suất đèn tăng lên [18] 4.3.3 Chạy động đốt Hiện người ta chế tạo loại động chuyên dùng khí sinh học Ở Thụy Điển có tàu chạy biogas, 779 xe bus chạy khí sinh học 4500 xe chạy hỗn hợp xăng – khí sinh học [21] Hoặc cải tạo chế tạo thêm phụ kiện để biến loại động xăng kỳ diezen kỳ thành thiết bị sử dụng khí sinh học 21 Điển Tiến sĩ Bùi Văn Ga chế tạo thành công phụ kiện GA5 gắn vào động xe gắn máy để chạy khí biogas [11] Bảng 4.2 Lượng khí sinh học dùng để chạy động đốt mô tả [16] Loại động Lượng khí tiêu thụ Động dung xăng 0,4-0,5 m3/mã lực Động dung diezen 0,45 m3/mã lực Máy phát điện 0,6-0,7 m3/mã lực 4.3.4 Sử dụng làm phân phân compost Phụ phẩm khí sinh học phần chất thải sau hầm biogas bao gồm dạng rắn lỏng chứa nhiều chất dinh dưỡng Tỷ lệ chất dinh dưỡng phụ phẩm khí sinh học sau [27] Bảng 4.3 Tỷ lệ dinh dưỡng chất thành phần phụ phẩm khí sinh học Loại phụ phẩm từ N Tương P2O5 Tương đương KCl Tương (kg) đương với (kg) với phân (kg) đương với kg phân ure photphat phân KCL (46% N) (21% P2O5) (60% K2O) 100 kg chất thải bò 0,53 1,15 0,61 2,9 0,82 1,37 khối nước thải bò 0,67 1,46 0,95 4,52 0,71 1,18 100 kg chất thải heo 0,38 0,83 0,95 4.52 0,71 1,18 khối nước thải heo 0,83 0,99 4,71 0,51 0,85 0,38 Người ta tận dụng phụ phẩm để làm phân bón cho trồng thức ăn nuôi cá gia súc 22 Theo nghiên cứu Trịnh Thị Bích Huyền cộng (2012) [27] sử dụng phụ phẩm khí sinh học bón cho cải cay Bưởi Năm Roi đạt suất sản phẩm có bóng đẹp so với việc sử dụng loại phân bón hóa học thơng thường Cụ thể suất sử dụng phụ phẩm khí sinh học 2,16 kg/m2 so sánh với suất sử dụng phân bón thong thường 2,04 kg/ m2 Tại kết điều tra khảo sát dự án “Chương trình phát triển lượng khí sinh học Việt Nam” Ba Lan tài trợ [9], khảo sát 330 hộ dân địa bàn tỉnh có cơng trình khí sinh học kết thu sau: Khi sử dụng khí sinh học để làm thức ăn nuôi cá trồng trọt tiết kiệm chi phí 84.000 đồng/hộ chi phí tiết kiệm từ việc chăn nuôi 48.000 đồng từ hoạt động trồng trọt 37.000 đồng Hình 4.3.chi phí tiết kiệm từ việc sử dụng phụ biogas để trồng trọt chăn nuôi Tại báo cáo Nguyễn Hồng Sơn tạp chí Khoa học cơng nghệ tỉnh Nghệ An [20] sử dụng chất thải sau biogas làm phân bón cho lúa tiết kiệm 250.000 đồng cho 1ha lúa Ngoài việc sử dụng trực tiếp phụ phẩm khí sinh học để làm thức ăn bón trực tiếp cho trồng Người ta cịn sử dụng phụ phẩm để ủ phân compost Việc làm vừa dự trữ lượng phân thừa chưa sử dụng đến vừa tạo lượng phân bón có chất lượng Hoặc tận dụng lượng vi sinh vật có dung dịch thải để 23 bổ sung cho trình ủ phân từ rác rải giúp trình ủ diễn nhanh hơn, giúp tiết kiệm thời gian ủ phân 4.4 Lợi ích kinh tế từ việc giảm tác động đến mơi trườngvà bán tín phát thải cacbon - Ngoài việc sử dụng hầm biogas xử lý chất thải nhằm giảm tác động đến môi trường đất, nước, không khí, làm giảm chi phí xử lý sử dụng khí sinh học làm nguyên liệu đun nấu giảm chi phí mua than củi đó, giảm nạn chặt phá rừng đó, tăng lượng hấp thụ CO2 khí Giảm chi phí trồng lại chăm sóc rừng trồng mới: Theo báo cáo Nguyễn Hồng Sơn [21], với lượng chất thải chăn nuôi tồn tỉnh Nghệ An tính đến 01/10/2010 7.184.592 chất thải rắn, 4.665.585 thải lỏng hàng trăm triệu mét khối chất thải khí Khi lượng chất thải xử lý qua biogas thu lượng khí tương đương với việc đốt 2.216.806 củi gố Để đáp ứng lượng củi gỗ cho nhu cầu đun nấu có hàng chục ngàn rừng bị tàn phá năm gây thiệt hại nặng nề cho môi trường tác động đến sống - Giảm phát thải khí nhà kính: chất thải khơng xử lý bị vi sinh vật phân hủy tạo khí CH4, CO2, N2O…phát thải vào khơng khí bên cạnh đó, việc đốt nhiên liệu hóa thạch phát thải khí nhà kính làm gia tăng hàm lượng tác động khí nhà kính lên trái đất metan tương đương với 21 khí cacbonic hiệu ứng nhà kính đốt metan cháy tạo 2,75 cacbonic, lúc hiệu ứng nhà kính giảm 7,6 lần.[17] Tại dự án “Chương trình khí sinh học Việt Nam” tính đến thời điểm tại, dự án xây dựng 130.000 cơng trình khí sinh học lượng giảm phát thải khí nhà kính 13.928.947,5 CO2 Đều đặc biệt dự án Tổ chức Tiêu Chuẩn vàng Gold Standand công bố phê duyệt 510.952 tín vàng tương đương với 510.952 CO2 giảm phát thải nhờ việc xây dựng cơng trình khí sinh học năm 2010 2011 tổ chức Pháp cam kết mua để bù vào lượng phát thải [10] 24 Với đơn giá 1Euro cho tín phát thải khí cacbon [2 ] bán 510.952 tín năm 2010 2011 ta thu 510.952 Euro số tiền thu hàng năm tăng theo số cơng trình dự án thực TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Xuân An, 2007 Nguy tác động đến môi trường trạng quản lý chất thải chăn nuôi vùng Đông Nam Bộ, Kỷ yếu Hội thảo Môi trường Phát triển bền vững, Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, tr 5-17 Ban đạo thực công ước khung Liên Hiệp Quốc biến đổi khí hậu Nghị định thư Kyoto Việt Nam, 2012, Thơng tin tóm tắt chế phát triển thị trường cacbon Quốc tế, Hà Nội Lê Văn Cát, 2007, Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ photpho, Nhà xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Hà Nội Trương Thanh Cảnh, 2010, Kiểm sốt nhiễm mơi trường sử dụng kinh tế chất thải chăn nuôi, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hồ Chí Minh Nguyễn Thanh Cảnh, 2002, Xử lý chất thải chăn ni cơng nghệ keo tụ điện hóa Báo cáo Kỷ yếu hội nghị khoa học lần 3, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh Chương trình hợp tác phát triển Việt Nam – Đan Mạch lĩnh vực môi trường (DCE) 2008 Hợp phần kiểm sốt nhiễm khu vực đông dân nghèo (PCDA)- xây dựng hướng dẫn kỹ thuật lập cam kết bảo vệ môi trường dự án chăn nuôi quy mô nhỏ, Hà Nội Chương trình hợp tác phát triển Việt Nam – Đan Mạch lĩnh vực môi trường (DCE), 2010, Hợp phần kiểm sốt nhiễm khu vực đơng dân nghèo (PCDA) Sổ tay hướng dẫn vận hành hệ thống xử lý chất thải sở sản xuất chăn ni gia súc quy mơ hộ gia đình, Hà Nội Dự án chương trình khí sinh học ngành cho chăn ni Việt Nam, 2010, Sổ tay Khí sinh học, Hà Nội 25 Dự án Chương trình khí sinh học Việt Nam, 2011, Khảo sát người sử dụng khí sinh học 2010 -2011 Hà Nội 10 Dự án Chương trình khí sinh học Việt Nam, 2013 Kỷ yếu 10 năm dự án Khí sinh học cho ngành chăn ni Việt Nam, Hà Nội 11 Bùi Văn Ga, Ngô Văn Lành, Ngơ Kim Phụng, 2007 Thử nghiệm khí biogas động xe gắn máy Tạp chí Khoa học công nghệ, Đại học Đà nẵng, (5), trang 1-5 12 Nguyễn Mạnh Hải, 2009, Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện Việt Nam, Luận văn Thạc sĩ ngành Hóa Mơi trường, Trường Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh 13 Nguyễn Thị Quỳnh Hoa, 2010, Nghiên cứu thực trạng ô nhiễm môi trường, số bệnh liên quan giải pháp can thiệp hộ chăn ni gia đình Phú Bình – Thái Nguyên, Luận án Tiến sĩ Y học Trường Đại học Y- Dược Thái Nguyên, Thái Nguyên 14 Vũ Thị Hương, 2011, Các giải pháp nhằm tăng cường ứng dụng cơng nghệ hầm khí biogas chăn ni nông hộ địa bàn huyện Thái Thụy – Tỉnh Thái Bình, Luận văn Thạc sĩ Kinh tế, chuyên ngành Kinh tế môi trường, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, Hà Nội 15 Hiệp hội khí sinh học Việt Nam, 2013, Sổ tay hướng dẫn quản lý chất lượng số loại bể khí sinh học quy mơ nông hộ Việt Nam, Hà Nội 16 Nguyễn Quang Khải, 2006, Cơng nghệ khí sinh học, Nhà xuất Nông nghiệp Hà Nội 17 Nguyễn Quang Khải, 2008, Phát triển khí sinh học Việt Nam, Báo cáo Hội thảo – Hội chợ -Triển lãm Quốc tế phát triển lượng Việt Nam lần thứ 2, Hà Nội 18 Nguyễn Quang Khải, 2009 Tủ sách khí sinh học tiết kiệm lượng thiết bị khí sinh học KT1 KT2 Nhà xuất Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội 26 19 Nguyễn Thị Hoa Lý, 2005 Một số vấn đề liên quan đến việc xử lý nước thải chăn ni, lị mổ Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp, (5), trang 35-39 20 Bùi Thị Nga, Nguyễn Văn Toàn, 2006, Chất lượng nước mặt lượng thải hữu khu vực trại chăn nuôi thực nghiệm khu II Đại học Cần Thơ, Tạp chí khoa học, Trường Đại học Cần Thơ, (9), trang 158-166 21 Nguyễn Hồng Sơn, 2014, Khí sinh học nguồn lượng xanh tiềm Nghệ An Tạp chí Khoa học cơng nghệ Nghệ An, 11 (2) Trang 21-22 22 Nguyễn Duy Thiện, 2005, Cơng trình lượng khí sinh vật Biogas, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 23 Amarathunge, M., 1980, “Integrated biogas systems”, Reg J Energy Heat Mass Transfer 24 Garg, H.P., 1980, “Designing a suitable biogas plant for India” Appropiate Technology 25 Georgia Tech Research Institute, 1988, Handbook on Biogas utilization, Atlanta, Georgia, USA 26 S Ghazi , M Abbaspour, 2011, Economic evaluation of an industrial biogas system for production of gas, electricity and liquid compost, World Renewable Energy Congress, Swede 27 Trinh Thi Bich Huyen et al, 2012, A study on using biogas residue as fertilizer for fruit trees and vegetables in suburban of Ho Chi Minh City, The 5th ASEAN Civil Engineering Conferen (AEEC) and the 3rd Seminar on Asian Water Environment (Asian core Program of JSPS, NRCT anh ERDT) – Hồ Chí Minh, Việt Nam 28 PGS TS Huỳnh Kim Giao, Th.S Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2013), “Biogas Program for the Animal Husbandry Sector of Vietnam.”NXB Hà Nội 29 J.Honlfiel, Production and utilization of biogas in rural areas of industrialized an developing contries, GTZ, Eschoborn FRG (1986) 27 Bảng ma trận tài liệu tham khảo TLTK 1.1 1.2 1.3 1.4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 4.1 4.2 Lợi ích kinh tế X X X X X X X X X X X X 10 X 11 12 X X 13 X X 14 X 15 X 16 X 17 X X X X 18 X 19 X 20 X X X X X 21 X 22 X 23 X 24 X 25 X 26 X 27 X ... Tổng quan biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi 1.4.1 Xử lý Chất thải rắn .4 1.4.2 Xử lý chất thải lỏng II Cơng nghệ khí sinh học 2.1 Khí sinh học 2.2... hiệu xử lý chất dinh dưỡng nitơ, photpho thấp Hơn nữa, nước thải sau xử lý có nồng độ nhiễm cao nên xử lý kỵ khí đóng vai trị tiền xử lý cho trình xử lý Như vậy, chất thải chăn nuôi chất thải. .. vật nuôi gây như: phân, nước tiểu 1.2 Thành phần tính chất Chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi bao gồm loại chính: chất thải rắn, chất thải lỏng chất thải khí 1.2.1 Chất thải rắn: Chất thải