Đề xuất mô hình nông nghiệp tích hợp biogas phù hợp cho hộ chăn nuôi trên địa bàn xã hiếu liêm

Luận văn công nghệ môi trường Đề xuất mô hình nông nghiệp tích hợp biogas phù hợp cho hộ chăn nuôi trên địa bàn xã hiếu liêm Luận văn công nghệ môi trường Đề xuất mô hình nông nghiệp tích hợp biogas phù hợp cho hộ chăn nuôi trên địa bàn xã hiếu liêm

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT II LỜI CAM ĐOAN III MỤC LỤC IV DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC HÌNH IX DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT X

CHƯƠNG: MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 5

1.1 Biogas 5

1.1.1 Khái niệm về khí sinh học 5

1.1.2 Nguồn nguyên liệu để sản xuất khí sinh học 5

1.1.3 Lợi ích của mô hình biogas 6

1.1.4 Các loại hầm biogas 6

1.1.5 Nguyên lý hoạt động của biogas 9

1.2 Mô hình nông nghiệp tích hợp biogas 9

1.2.1 Khái niệm 9

1.2.2 Lợi ích của VACB 10

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 11

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 11

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 12

1.4 Tổng quan về địa điểm nghiên cứu 16

1.4.1 Vị trí địa lý 16

1.4.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 16

1.4.3 Đặc điểm khí hậu 16

1.4.4 Tính chất, chức năng và vai trò 17

1.4.5 Khu vực kinh tế nông nghiệp 18

1.4.6 Hiện trạng sử dụng tài nguyên 18

1.5 Các nguồn thải chăn nuôi 19

1.5.1 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 19

1.5.2 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí 20

1.5.3 Nguồn gây ô nhiễm môi trường từ chất thải rắn 20

1.6 Các phương pháp xử lý nguồn thải chăn nuôi 21

1.6.1 Phương pháp xử lý nước thải 21

1.6.2 Phương pháp xử lý khí thải 22

1.6.3 Phương pháp xử lý chất thải rắn 22

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Nội dung nghiên cứu 23

2.2 Sơ đồ tiến trình thực hiện 23

2.3 Phương pháp nghiên cứu 24

2.3.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu 24

2.3.2 Phương pháp khảo sát thực địa 24

2.3.3 Phương pháp điều tra bằng phiếu khảo sát và phỏng vấn nhanh 25

2.3.4 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu 25

2.3.5 Phương pháp lấy mẫu, phân tích 35

2.3.6 Phương pháp đề xuất mô hình 35

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 35

3.1 Hiện trạng chăn nuôi trên địa bàn 35

3.1.1 Tình hình chăn nuôi 35

3.1.2 Hiện trạng phân bố 36

3.2 Hiện trạng quản lý chất thải của các cơ sở chăn nuôi 37

3.2.1 Hiện trạng thu gom, xử lý nước thải 37

3.2.2 Hiện trạng chất lượng không khí 41

3.2.3 Hiện trạng quản lý và thu gom chất thải rắn 45

3.2.4 Đánh giá khả năng xử lý chất thải trên cơ sở tận dụng điều kiện có sẵn mô hình VACB 48

3.3 Các hoạt động quản lý môi trường 49

3.3.1 Tuyên truyền nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường 49

3.3.2 Thẩm định cam kết bảo vệ môi trường 49

3.4 Đề xuất mô hình 50

3.4.1 Xác định các tiêu chí của mô hình 50

3.4.2 Mô hình đề xuất 52

3.5 Áp dụng mô hình cho đối tượng cụ thể 53

3.5.1 Các hộ chăn nuôi trên địa bàn xã 53

3.5.2 Mô tả đối tượng áp dụng mô hình 54

3.5.3 Mô hình cụ thể 55

3.5.4 Đánh giá mô hình với các tiêu chí 57

3.6 Đề xuất các giải pháp nhân rộng cho các hộ chăn nuôi trên địa bàn 58

3.6.1 Đánh giá sự cần thiết để nhân rộng mô hình 58

3.6.2 Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình ứng dụng mô hình 60

3.6.3 Các giải pháp nhân rộng mô hình 61

CHƯƠNG: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 64

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC X

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 So sánh ưu và nhược điểm của các loại hầm nắp cố định 7

Bảng 1.2 So sánh ưu và nhược điểm của hầm dạng túi ủ 8

Bảng 1.3 So sánh ưu và nhược điểm của hầm phủ bạt HDPE 8

Bảng 1.4 Số lượng vật nuôi trên địa bàn tỉnh Bình Dương tháng 3/2020 Error! Bookmark not defined. Bảng 2.1 Hệ số nhu cầu nước và thời gian nuôi trung bình của từng vật nuôi… 26

Bảng 2.2 Hệ số phát thải nước thải của vật nuôi 26

Bảng 2.3 Hệ số phát thải metan từ quản lý phân và lên men đường ruột 27

Bảng 2.4 Hệ số Nrate và TAM của một số vật nuôi 28

Bảng 2.5 Lượng phân thải ra ở các loại vật nuôi hàng ngày 29

Bảng 2.6 Lượng chất thải và hiệu suất sinh khí của heo 32

Bảng 2.7 Thời gian lưu chất thải theo nhiệt độ 32

Bảng 2.8 Các thông số thiết kế cho song chắn rác 29

Bảng 2.9 Thông số phục vụ tính toán bể BASTAF 33

Bảng 2.10 Thời gian lưu nước tối thiểu để lắng cặn 34

Bảng 3.1 Nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Bình Dương… Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Lượng phát sinh nước thải chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Bình Dương 37

Bảng 3.3 Khí thải phát sinh trong chăn nuôi 42

Bảng 3.4 Hệ số phát thải metan 42

Bảng 3.5 Lượng phát thải CH4 từ quá trình lên men đường ruột 43

Bảng 3.6 Lượng phát thải CH4 từ quá trình quản lý phân 43

Bảng 3.7 Thông số tính phát thải N2O trực tiếp từ quản lý phân 43

Bảng 3.8 Lượng phát thải N2O trực tiếptừ quá trình quản lý phân 43

Bảng 3.9 Thông số tính phát thải N2O gián tiếp từ quản lý phân 44

Bảng 3.10 Lượng phát thải N2O gián tiếptừ quá trình quản lý phân 44

Bảng 3.11 Lượng khí nhà kính từ quá trình chăn nuôi 44 Bảng 3.12 Hiện trạng phát sinh chất thải chăn nuôi ở Bình Dương 45

Bảng 3.13 Thông số nước thải đầu vào Error! Bookmark not defined Bảng 3.14 Tiêu chuẩn nước thải đầu ra Error! Bookmark not defined Bảng 3.15 Hiệu quả xử lý qua từng công trình đơn vị Error! Bookmark not defined Bảng 3.16 Các thông số xây dựng song chắn rác Error! Bookmark not defined Bảng 3.17 Thông số hầm biogas Error! Bookmark not defined Bảng 3.18 Tính toán dung tích bể tự hoại cải tiến có dòng hướng lên BASTAF Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.19 Thông số kích thước bể BASTAF Error! Bookmark not defined Bảng 3.20 Các lớp vật liệu ngăn lọc Error! Bookmark not defined Bảng 3.21 Chi phí xây dựng bể BASTAF Error! Bookmark not defined

Bảng 3.22 Hệ số phát thải của một số loại nhiên liệu 57 Bảng 3.23 Tổng lợi ích thu được 58

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Mô hình tổng quát VACB 14

Hình 1.2 Phân bố các cơ sở chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Bình Dương 36

Hình 1.3 Các loại mô hình chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Nước thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi 20

Hình 1.5 Chất thải rắn phát sinh từ hoạt động chăn nuôi 21

Hình 2.1 Sơ đồ tiến trình thực hiện… 23

Hình 2.2 Quy trình thực hiện công tác khảo sát 24

Hình 3.1 Nước thải chăn nuôi chảy ra mương dẫn… 38

Hình 3.2 Nước thải chăn nuôi được thu gom trước khi vào hầm biogas 39

Hình 3.3 Nước thải qua hầm biogas bị chảy tràn 39

Hình 3.4 Nước thải đươc thu gom tại hố trước khi tưới vườn 40

Hình 3.5 Nước thải chăn nuôi được thải ra trực tiếp ra ao 41

Hình 3.6 CTR từ chăn nuôi thải bỏ bừa bãi Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Phân chuồng được thu gom để bán hoặc bón cho vườn 46

Hình 3.8 Mô hình VACB phù hợp hộ chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Bình Dương 52

Hình 3.9 Khu vục chăn nuôi và sinh hoạt tại các hộ Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi tại các hộ Error! Bookmark not defined. Hình 3.11 Hình ảnh thực tế của hộ anh Nguyễn Đức Tùng 53

Hình 3.12 Hình ảnh thực tế của hộ cô Nguyễn Thị Thủy 54

Hình 3.13 Chuồng và ao lục bình của hộ 55

Hình 3.14 Vườn cao su và diện tích đất canh tác bưởi 55

Hình 3.15 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Cấu tạo bể BASTAF Error! Bookmark not defined

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

CHƯƠNG: MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, do nhu cầu phát triển trong tiêu dùng và xuất khẩu, ngành chăn nuôi đang có những bước phát triển mạnh mẽ Bình Dương là một trong những tỉnh thành có ngành chăn nuôi phát triển mạnh trong cả nước, được định hướng phát triển thành ngành sản xuất chính với mục tiêu liên tục gia tăng tỷ trọng giá trị sản xuất trong ngành nông nghiệp Bên cạnh đó, ngành chăn nuôi vẫn đối mặt với những thách thức lớn Với tổng số lượng đàn vật nuôi càng lớn thì hàng ngày sẽ có hàng nghìn tấn chất thải chăn nuôi thải ra môi trường như phân, nước rửa chuồng, Phân vật nuôi

có chứa nhiều chất chứa nitơ, phốt pho, kim loại nặng và các vi sinh vật gây hại khác gây ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất, làm rối loạn độ phì đất, mặt nước và cả nguồn nước ngầm Các ký sinh trùng từ chất thải chăn nuôi có thể gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái Ngoài ra, ngành chăn nuôi chịu trách nhiệm về 18% trong tổng lượng phát thải khí nhà kính (KNK), cao hơn cả ngành giao thông vận tải (Nguyễn Kim Đường, 2011) Lượng phát thải CO2 từ chăn nuôi chủ yếu

là do hoạt động chuyển đổi mục đích sử dụng đất, đặc biệt là phá rừng mở rộng các khu chăn nuôi tập trung và trồng cây thức ăn cho gia súc Ngành này còn thải ra lượng khí metan CH4, NO2 ( các loại khí có khả năng gây hiệu ứng nhà kính cao hơn CO2) và tạo

ra lượng phát thải khí amoniac, nguyên nhân chính gây mưa axit phá huỷ các các hệ sinh thái Trong khi đó môi trường sống ở các vùng nông thôn đang dần bị suy thoái nghiêm trọng do thói quen trong sinh hoạt hàng ngày của người dân Người nông dân thường sử dụng than, củi, trấu… để đun nấu, việc sử dụng các năng lượng này thải ra chất gây hiệu ứng nhà kính, gây ô nhiễm môi trường không khí xung quanh Vì năng lượng từ các nguồn năng lượng hóa thạch đang bị khai thác cạn kiệt, con người phải tìm ra các nguồn năng lượng sạch hơn, đỡ tốn kém hơn để thay thế như năng lượng mặt trời, khí sinh học

từ các phế phẩm nông nghiệp,… Vì vậy, việc quản lý chất thải chăn nuôi để vừa ngăn chặn tác nhân gây ô nhiễm từ chất thải vừa tái tạo năng lượng phục vụ sinh hoạt đang là vấn đề cấp bách Hiện nay, đã có nhiều biện pháp xử lý kỹ thuật khác nhau được áp dụng nhằm giảm thiểu những tác động xấu đến môi trường do ô nhiễm từ chất thải chăn nuôi đó là quy hoạch vùng khu vực chăn nuôi phù hợp, hoặc xử lý chất thải chăn nuôi bằng nhiều phương pháp khác nhau như hầm biogas, dùng chế phẩm sinh học, ủ phân compost, sử dụng công nghệ ép tách phân,…

Một trong những công nghệ mà cho đến giờ đáp ứng đáng kể những yêu cầu về giải quyết chất thải chăn nuôi và làm cải thiện môi trường trong chăn nuôi đó là công

nghệ khí sinh học (KSH) - biogas Ở nước ta, biogas đã được nghiên cứu và ứng dụng mang lại những kết quả khả quan Mô hình biogas với nguyên liệu là các chất hữu cơ trong chất thải của động vật không những xử lý được chất hữu cơ từ nông nghiệp và hộ gia đình mà còn tạo ra lượng khí đốt phục vụ và đáp ứng nhu cầu sản xuất điện năng

Xử lý bằng công nghệ biogas có khả năng giảm thiểu biến đổi khí hậu bằng việc ngăn ngừa khí metan và các khí nhà kính khác được phóng thích vào khí quyển, cải thiện điều kiện vệ sinh góp phần giúp cho vật nuôi phát triển khỏe mạnh, hạn chế được những dịch bệnh có thể xảy ra

Nhìn chung, với những vấn đề môi trường do hoạt động chăn nuôi kể trên, vấn đề còn tồn tại chủ yếu trong chăn nuôi ở Bình Dương là chất lượng nước thải sau xử lý vẫn chưa đạt theo quy định, mà nguyên nhân chính là do hệ thống xử lý công suất nhỏ hơn

so với qui mô chăn nuôi và không phối hợp nhiều biện pháp xử lý (Nguyễn Minh Hoàng,

2017).Với tình hình như vậy, đề tài nghiên cứu “Đề xuất mô hình nông nghiệp tích hợp biogas phù hợp hộ chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Bình Dương” là hết sức cấp thiết,

hướng đến đảm bảo phát triển nông nghiệp bền vững

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá hiện trạng môi trường chăn nuôi Bình Dương

- Xác định các tiêu chí của mô hình nông nghiệp tích hợp biogas phù hợp cho hộ chăn nuôi trên địa bàn

- Đề xuất mô hình phù hợp với tiêu chí, áp dụng mô hình cho hộ cụ thể, từ đó đề xuất các giải pháp nhân rộng mô hình

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Cơ sở chăn nuôi quy mô hộ gia đình, không áp dụng cho các hộ chăn nuôi gia công cho doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Bình Dương

4 Ý nghĩa khoa học, xã hội và thực tiễn

4.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài kết hợp các phương pháp nghiên cứu có tính khoa học đánh giá hiện trạng

và khả năng phát thải các chất ô nhiễm trong điều kiện chăn nuôi tỉnh Bình Dương Từ

đó, mô hình được đề xuất liên quan đến chủ đề công trình khí sinh học tận dụng và quay vòng chất thải đóng góp vào việc giảm khí nhà kính góp phần phát triển bền vững

4.2 Ý nghĩa xã hội

Đề tài này được đề xuất nhằm đáp ứng mục tiêu của xã hội về tăng trưởng xanh và giảm phát thải khí nhà kính Cụ thể, đề tài sẽ góp phần nhỏ nhằm đáp ứng:

Quyết định 212/QĐ-BNN-CN về việc phân bổ chỉ tiêu xây dựng công trình Khí sinh học năm 2012 cho các tỉnh, thành phố thực hiện Dự án Chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam 2007-2012

Quyết định số 543/QĐ-BNN&KHCN ngày 23 tháng 03 năm 2011 của Bộ trưởng

Bộ Nông nghiệp Và Phát triển Nông thôn về việc ban hành Kế hoạch hành động ứng phó với biến đổi khí hậu của ngành NN&PTNT giai đoạn 2011 – 2015 và tầm nhìn đến

2050

4.3 Ý nghĩa thực tiễn

Giải quyết vấn đề chất đốt, lợi ích xã hội

Việc phát triển khí sinh học là một bước tiến quan trọng để tiến tới giải quyết vấn

đề thiếu chất đốt, phục vụ nhu cầu nấu nướng, thắp sáng Việc nấu nướng dễ dàng, sạch

sẽ hơn, đồng thời tiết kiệm thời gian Sử dụng KSH để nấu nướng có ưu thế hơn các loại chất đốt truyền thống như: củi, rơm rạ, vỏ trấu, cũng như thay thế được gas hóa lỏng Trong thực tế, công nghệ này giúp chúng ta quản lý bền vững chất thải chăn nuôi Với đặc điểm xử lý an toàn chất thải, tạo khí đốt phục vụ sinh hoạt, tăng thu nhập, cải thiện điều kiện sức khỏe của con người, giảm nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, giảm nhiên liệu gỗ củi, đồng thời giảm chặt phá rừng và bảo vệ môi trường

Góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng, bảo vệ môi trường

Là con đường hiệu quả để giải quyết vấn đề phân bón và cải thiện vệ sinh môi trường Nó là biện pháp để hạn chế tác hại của các loại ký sinh trùng, thu gom tất cả các chất thải, kiểm soát có hiệu quả các bệnh về kí sinh trùng và bệnh sán giúp vệ sinh nông thôn được biến đổi tốt hơn, người làm nông nghiệp được bảo vệ, tiêu chuẩn chung về bảo vệ sức khỏe được nâng lên rõ rệt

Ngoài ra như trên đã nói thì trong thành phần khí sinh học do phân hủy xác của các sinh vật nên có một lượng lớn khí metan cacbonic và hơi nước, đây là các khí góp một phần rất to lớn trong việc gây nên hiệu ứng nhà kính Như vậy việc gom chất thải

đề phân hủy một chỗ và sử dụng khí metan là một cách góp phần giảm nguy cơ hiệu ứng nhà kính

Kích thích sản xuất nông nghiệp

Biogas làm tăng đáng kể số lượng và chất lượng phân hữu cơ, chất thải chăn nuôi,

các loại lá cây đều có thể trở thành phân bón sau khi lên men qua phân hủy ở những hầm biogas đậy kín không khí Thay vì trước kia sau khi thu hoạch mang rơm về nhà đốt thì bây giờ rơm được ủ trực tiếp để làm phân bón hoặc có thể mang về ủ trong hầm biogas vừa lấy được khí gas để sử dụng mà lại có phân để bón cho ruộng

Vấn đề cơ giới hóa nông nghiệp

Hiện nay, biogas được dùng để chạy các máy phát điện công suất nhỏ quy mô hộ gia đình và một số động cơ khác Như máy cày công suất nhỏ đặt gần các bể khí biogas

và có dây dẫn nạp khí liên tục cho máy hoặc có các bình trữ khí cỡ nhỏ lắp trên máy

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Biogas

1.1.1 Khái niệm về khí sinh học

Biogas hay khí sinh học (KSH) là một hỗn hợp khí thu được từ quá trình phân huỷ các chất hữu cơ dưới tác động của các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) trong môi trường không có oxy được gọi là quá trình phân huỷ kỵ khí (yếm khí) Trong đó thành phần chủ yếu biogas gồm khí metan (CH4) và khí cacbonic (CO2) (Nguyễn Quang Khải, Nguyễn Gia Lượng, 2010)

1.1.2 Nguồn nguyên liệu để sản xuất khí sinh học

Nguồn cơ chất để sản xuất KSH là hầu hết các nguyên liệu hữu cơ như phân động vật, thực phẩm thừa, bèo, cỏ, rơm, rạ, bùn thải Chỉ trừ những chất chứa nhiều ligmin như phế thải, gỗ Nguyên liệu dùng để sản xuất KSH được chia làm hai loại:

Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật:

Loại này gồm có phân người và phân gia súc, gia cầm là phổ biến, ngoài ra còn có xác động vật chết, rác và nước thải các lò mổ, cơ sở chế biến thủy hải sản Vì đã được

xử lý trong bộ máy tiêu hoá nên phân dễ phân huỷ và nhanh chóng tạo KSH Tuy vậy, thời gian phân huỷ phân không dài (2 – 3 tháng) vậy nên tổng lượng khí thu được từ 1kg phân là không lớn

Phân gia súc như trâu, bò, heo phân hủy nhanh hơn phân gia cầm tuy nhiên sản lượng khí phân gia cầm tạo ra lại cao hơn

Chất thải có cả phân và nước tiểu cho nhiều lượng KSH hơn phân nguyên

Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật:

Thuộc loại này gồm lá cây hoặc thân cây thảo như các loại cây dại (rong, bèo, các cây phân xanh, cây cỏ sống ở dưới nước, ), phụ phẩm cây trồng như (rơm rạ, thân lá ngô, đậu, ) và rác hữu cơ (rau, quả, lương thực bỏ đi) Các nguyên liệu như gỗ và thân cây già lớp vỏ cứng rất khó phân huỷ Vì vậy không dùng làm nguyên liệu được Nguyên liệu thực vật có lớp vỏ cứng khó phân huỷ hơn Để cho quá trình phân huỷ

kị khí diễn ra được thuận lợi, những nguyên liệu này cần được xử lý trước (chặt, băm, )

để phá vỡ lớp vỏ cứng và tăng diện tích bề mặt

Quá trình phân huỷ của nguyên liệu thực vật thường dài hơn so với các loại phân

Do vậy nguyên liệu thực vật nạp theo từng mẻ nhỏ, mỗi mẻ kéo dài từ 3 – 6 tháng

Sử dụng nguyên liệu thực vật không những tạo ra KSH mà còn cung cấp bã đặc làm phân bón rất tốt (Nguyễn Quang Khải, Nguyễn Gia Lượng, 2010)

1.1.3 Lợi ích của mô hình biogas

Sử dụng khí sinh học

Khí sinh học là chất đốt có thể được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như: đun nấu thay có khí gas, củi, trấu, ; thắp sáng; chạy động cơ đốt trong thay xăng và dầu diesel kéo máy phát điện, máy sưởi; chuyển hóa thành điện năng

Khí sinh học chứa chủ yếu CH4 (50 – 70%), 1m3 CH4 khi cháy tỏa ra một nhiệt lượng tương đương với 1,3 kg than đá; 1,15 lít xăng; 1,17 lít cồn; hay 9,7 kW điện Điều này đã cho thấy sự tiết kiệm rất lớn nguồn nhiên liệu từ xử lý chất thải chăn nuôi gia súc (Lê Thanh Hải, 2016)

Nước thải: tưới cho cây trồng, dùng để nuôi thủy sản, nuôi trùn quế

Cải tạo môi trường

Xử lý phân và nước thải giảm đi mùi hôi, chuồng trại sạch sẽ và làm giảm bệnh tật

do giun sán truyền nhiễm

Chất cặn được dùng để bón cây trồng giảm sâu bệnh hạn chế được việc sử dụng thuốc trừ sâu giúp cải tạo đất trồng

Đun nấu bằng khí sinh học không có khói giảm nguy cơ các bệnh về phổi và mắt cho người sử dụng và giảm thiểu lượng KNK phát sinh ra môi trường trong chăn nuôi

Đầu ra là cửa lấy nguyên liệu đã phân hủy ra khỏi bể;

Bộ phận chứa khí: thu và giữ khí sinh học sinh ra;

Ống dẫn khí: lấy khí ra từ ngăn chứa khí (Nguyễn Quang Khải, Nguyễn Gia Lượng, 2010)

Các loại hầm biogas phổ biến ở Việt Nam gồm: hầm nắp trôi nổi, hầm nắp cố định

và hầm dạng túi ủ (Nguyễn Hồng Sơn, 2017)

Hầm nắp trôi nổi: có bộ phận chứa khí là một nắp có dạng một cái thùng được úp

trực tiếp vào bể phân hủy Khí sinh học sinh ra được thu và lưu giữ ở nắp và làm cho nắp nổi lên, tích khí lại càng nhiều thì nắp nổi càng cao (Nguyễn Quang Khải, Nguyễn Gia Lượng, 2010) Ưu điểm của hầm là: áp suất khí ổn định khi sử dụng khí; phân hủy

ở điều kiện kị khí tốt, phù hợp với cả quy mô lớn Nhược điểm là chi phí cao; đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên; không phù hợp với vùng núi vì nhạy cảm khi thay đổi nhiệt

độ, nhiệt độ của dịch phân hủy thay đổi nhiều theo nhiệt độ trời do tiếp xúc với nắp kim loại truyền nhiệt tốt

Hầm nắp cố định: có bộ phận chứa khí và bể phân hủy được gắn liền với nhau

thành một bể kín Các hầm nắp cố định đang được sử dụng ở Việt Nam như: hầm vòm nắp cố định xây bằng gạch, hầm vòm nắp cố định composite (Nguyễn Quang Khải, Nguyễn Gia Lượng, 2010)

Hầm xây gạch: có hình dạng nửa hình cầu, nên cấu trúc bền vững và dễ xây dựng

Công nghệ này đã được phổ biến và nhân rộng ở quy mô nhỏ (hộ gia đình), đã được chuẩn hóa về thiết kế cũng như việc vận hành và bảo dưỡng, nên các trang trại áp dụng thường tự học hỏi được (Dự án Hỗ trợ Nông nghiệp Cacbon thấp, 2016)

Hầm composite: với thiết kế khối cầu, bể biogas composite có khả năng chịu lực

cao Trong đó có các thành phần được chia tách có thể lắp đặt liên kết lại với nhau tạo thành hầm biogas hoàn chỉnh như sau: nắp trên, nắp dưới, bể nạp, bể điều áp (Nguyễn Hồng Sơn, 2017)

Bảng 1.1 So sánh ưu và nhược điểm của các loại hầm nắp cố định

(Nguồn: Phân loại, đánh giá các loại hầm biogas, 2017)

Hầm dạng túi ủ: được ép sẵn nên công tác lắp đặt túi ủ diễn ra dễ dàng, thuận tiện

cho người dân trực tiếp lắp đặt mà không cần thợ có kỹ thuật cao thực hiện (Nguyễn Hồng Sơn, 2017)

Bảng 1.2 So sánh ưu và nhược điểm của hầm dạng túi ủ

- Chi phí đầu tư thấp;

- Đào vị trí nông, thích hợp với

vùng nước ngầm cao

- Rất dễ hỏng;

- Cần bảo dưỡng thường xuyên;

- Chỉ phù hợp cho những hộ chăn nuôi với số lượng nhỏ;

- Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ môi trường;

- Áp suất khí thấp, tuổi thọ thấp (dưới 2 năm)

(Nguồn: Phân loại, đánh giá các loại hầm biogas, 2017)

Ngoài ra, đối với quy mô lớn thường sử dụng hầm biogas phủ bạt HDPE áp dụng phổ biến cho các loại hình xử lý chất thải công nghiệp thực phẩm (Dự án Hỗ trợ Nông nghiệp Cacbon thấp, 2016)

Bảng 1.3 So sánh ưu và nhược điểm của hầm phủ bạt HDPE

- Thời gian thi công nhanh, chi phí thấp hơn

công trình xây bằng gạch hoặc bê tông

- Chiếm diện tích mặt bằng lớn

- Thời gian lưu lớn (15 -30 ngày)

- Bạt HDPE không bền

- Dễ xây dựng, phù hợp với quy mô chăn

nuôi (trung bình, lớn)

- Hiệu quả thu khí cao

- Vận hành, bảo dưỡng đơn giản

(Nguồn: Sổ tay hướng dẫn xây dựng và lắp đặt công trình khí sinh học quy mô vừa và lớn công nghệ phủ bạt HDPE, 2016)

Đánh giá: Với những ưu nhược điểm như trên việc sử dụng biogas composite là

tốt nhất đối với quy mô hộ chăn nuôi vì dễ vận hành và sữa chửa, đảm bảo hiệu quả sinh khí nhanh (sau 7-15 ngày), xử lý chất thải bảo vệ môi trường hiệu quả và tuổi thọ cao (Nguyễn Hồng Sơn, 2017)

1.1.5 Nguyên lý hoạt động của biogas

Bể biogas composite được đặt âm dưới lòng đất nên chất thải sẽ đi vào cửa nạp theo cơ chế tự chảy và đi ra từ cửa xả theo cơ chế chảy tràn Chất thải sẽ chảy đầy lên

đến mép dưới của cả cửa nạp và cửa xả

Chất thải gồm hỗn hợp nước và phân đi từ cửa nạp vào sẽ được chứa trong bể phân giải Bể biogas có cơ chế hoạt động kín nên tại đây quá trình hoạt động của vi sinh kị khí sẽ xảy ra Trong đó phân chính là nguồn thức ăn của vi sinh vật giúp chúng phân hủy các hợp chất hữu cơ lớn thành các chất hữu cơ nhỏ như axit béo, axit amin và hình thành khí CO2 và CH4

Khi mới nạp chất thải vào thì áp suất ở trong bể vẫn ở mức bình thường Tuy nhiên sau một thời gian hoạt động thì lượng khí được tạo ra bởi sự phân hủy của vi sinh vật sẽ làm tăng áp suất bên trong bể Sự chênh lệch áp suất giữa môi trường bên ngoài và bên trong sẽ giúp cho lượng khí được tạo ra này đi ra ngoài theo đường ống dẫn khí được lắp trên đỉnh bể Lượng khí thu được chủ yếu là CH4 (60-70%) nên sẽ được tận dụng làm khí đốt phục cho nhu cầu sinh hoạt, sản xuất,…

Lượng nước thải đi ra từ cửa xả sẽ được thu vào một bể chứa sau hầm biogas để tiếp tục dẫn đi các công trình xử lý nước thải phía sau.

1.2 Mô hình nông nghiệp tích hợp biogas

1.2.1 Khái niệm

Mô hình nông nghiệp tích hợp biogas hay VACB là những chữ đầu của 4 từ Vườn

- Ao - Chuồng - Biogas VACB cung cấp qua lại cho nhau:

− Vườn: cung cấp rau, củ tươi cho con người, rau củ hỏng cho gia súc, gia cầm hay cho cá (dùng cho C và A) Các chất thải nông nghiệp như rơm rạ, cành cây khô được tận dụng để làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, để lót chuồng vào mùa đông hay làm compost (phân rác để bón ngược lại cho V)

− Ao: cung cấp thức ăn cho con người (cá, ốc,…), cung cấp bèo tấm để làm thức

ăn cho gia súc, gia cầm Các loại chất thải và các thứ khác từ A như bèo, khoai nước có thể dùng làm thức ăn cho C Bùn ao sau mỗi lần nạo vét có thể dùng bón cho cây hay ủ chung với rơm, rạ làm phân cho V

− Chuồng: gồm các loại gia súc, gia cầm, cung cấp thịt cho con người Phân, nước tiểu của gia súc, gia cầm được đưa vào hệ thống biogas để bón cho V Phân, nước tiểu người cũng được đưa vào hệ thống biogas

− Biogas: là quá trình lên men ở hầm kín nên tránh ô nhiễm Nó cung cấp khí làm chất đốt phục vụ cho con người Bã thải được bón cho cây trồng, lúa, hoa màu và làm thức ăn cho động vật trong ao hoặc nuôi giun làm thức ăn cho cá hoặc cho gia cầm

1.2.2 Lợi ích của VACB

Với mô hình VAC chất thải chăn nuôi sẽ được xả trực tiếp xuống ao, làm thức ăn cho cá hay làm phân bón Đây chính là yếu tố gây ô nhiễm nguồn nước, đất, không những thế chất lượng của rau trồng cũng không được đảm bảo về chất lượng

Tuy nhiên, khi xây dựng hầm biogas, vấn đề kể trên được giải quyết một cách triệt

để, qua hệ thống này, phân chuồng, nước thải được được xử lý Những vi sinh vật có hại

bị tiêu diệt, tạo nên nguồn phân bón tốt cho cây trồng, tránh được tình trạng ô nhiễm thường thấy

Hiện nay, nhiều đại phương đang áp dụng mô hình VACB và nhiều hộ gia đình đã nhận được hiệu quả cao về kinh tế, đồng thời có được nguồn chất đốt mới phục vụ cho hoạt động thường ngày (Lưu Huyền Trang, 2020) Từ đó tạo ra mô hình VACB khép kín như sau:

- Chất thải từ chuồng cùng phụ phế phẩm nông nghiệp khác, rác hữu cơ đi vào hầm biogas tạo ra khí sinh học được gia đình sử dụng cho sinh hoạt như: đun nấu, phát điện, Khí sinh học được thu hồi từ hệ thống biogas được biết đến như là một loại nhiên liệu sạch, thân thiên môi trường tiết kiệm được chi phí đốt và cũng đang rất phổ biến ở

các vùng nông thôn Sử dụng khí sinh học này góp phần bảo vệ môi trường, xây dựng nông thôn mới sạch đẹp hơn, giàu có và văn minh hơn

- Nước thải sau hầm biogas vào ao thủy sinh, những vi sinh vật có hại trong nước

bị tiêu diệt, tạo nên nguồn nước sạch, sau đó nước được tưới cho vườn tránh tình trạng

ô nhiễm đất

- Mặt khác, đối với phân thải phát sinh có khả năng phân hủy sinh học vì thế cũng

có khả năng bổ sung phân bón, do đó phương án tận dụng phân chuồng dễ phân hủy để

ủ phân hữu cơ là phương án khả thi vừa giúp giải quyết vấn đề chất thải, vừa giảm chi phí phân bón cho hộ

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Ở Trung Quốc bể KSH đầu tiên được đặt tên là “máy phát khí thiên nhiên Lo Gua Vui" do Lo Gua Vui xây dựng Kiểu hầm là thiết bị nắp cố định, dạng cầu, vật liệu: gạch, xi măng Năm 2001, Trung Quốc có khoảng 1.359 hầm biogas cỡ lớn và trung bình đang hoạt động với tổng thể tích là 640.000m3 có thể xử lý được 273m3 chất thải nông nghiệp (gần 3 tấn chất thải/ngày) Cuối năm 2002, số lượng tăng đến 1.560 hầm Đến cuối năm 2003 có hơn 9,7 triệu hầm biogas cho hộ gia đình trên toàn quốc Trên 90% hầm đang hoạt động tốt, sản xuất ra khoảng 2.980.000m3 KSH/năm (Li Yue, 2004) Theo nghiên cứu “So sánh các tác động môi trường của các nhà máy KSH nông nghiệp dựa trên phân bón và cây trồng sử dụng phân tích vòng đời” với mục đích kiểm tra tác động môi trường của các nhà máy KSH hoạt động với cùng công suất chỉ sử dụng các nguyên liệu thô là cây trồng khác nhau Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhà máy chỉ

xử lý được các loại nguyên liệu thô hấp thụ được CO2 Phát thải CO2 của cả ba nhà đều dưới phát thải mức trung bình năng lượng điện đang được sử dụng để sản xuất Nhà máy

xử lý chất thải nông nghiệp chỉ tạo ra 7,7% lượng khí thải CO2 trong giai đoạn xây dựng,

so với tỷ lệ 0,9% đối với nhà máy chỉ xử lý cây trồng năng lượng Vậy sử dụng cây trồng làm nguyên liệu cho KSH có hiệu quả hơn so với chất thải nông nghiệp (Fuchsz and Kohlheb, 2015)

Theo nghiên cứu ở Iran sử dụng hầm biogas nắp cố định kết quả chỉ ra rằng tiềm năng sản xuất khí sinh học từ phân gia súc có sẵn là 8600 triệu m3 mỗi năm, 70% trong

số đó thu được từ chăn nuôi nặng, 23% từ gia cầm Khí sinh học từ chất thải của lò mổ

ở Iran là khoảng 54 triệu m3 mỗi năm Tỉnh Tehran (thủ đô) có tiềm năng lớn nhất để sản xuất khí sinh học từ chất thải của lò mổ (khoảng 9 triệu m3) (Hadi Afezali, 2014)

Theo nghiên cứu công nghệ KSH ở Ghana, từ 2001 đến 2007, hơn 18 triệu các hộ gia đình áp dụng công nghệ KSH quy mô hộ gia đình (hầm composite) sản xuất hơn 7

tỷ m3 khí sinh học, xử lý hơn 87 triệu tấn chất thải động vật dùng làm năng lượng (đun nấu hoặc nhiên liệu thay thế) Một số nhà máy khí sinh học trong những năm gần đây

đã xây dựng thêm hệ thống xử lý ô nhiễm kết hợp nhiều biện pháp (Edem Cudjoe Bensah and A Brew-Hammond, 2010)

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Đề tài “Hiệu quả kinh tế và môi trường của công trình khí sinh học trong xử lý chất thải chăn nuôi tại làng bún Ô Sa, tỉnh Thừa Thiên Huế ” (Trần Anh Tuấn, Phạm Thi Mỹ Hạnh, 2015) do Khoa Môi trường, Đại học Khoa Học Huế thực hiện Khảo sát trên 10 công trình biogas trong khu vực được kết quả phân tích về hiệu quả kinh tế của

3 loại hầm hiện đang được sử dụng cho thấy hầm composite đơn là hiệu quả nhất:

- Hầm xi măng giúp tiết kiệm được 2.275.000 đồng/ hộ/ năm; thời gian hoàn vốn

do Viện Tài nguyên và Môi trường – Đại học Huế thực hiện Kết quả đạt được như sau:

- Điều tra trên 27 hộ chăn nuôi heo ở xã có tham gia vào Chương trình Dự án khí sinh học Việt Nam trong năm 2014- 2015 và các công trình vẫn đang hoạt động tốt

- Tổng lượng KNK của xã Thạch Long được giảm thiểu là 335,5 tấn CO2e/năm, trung bình mỗi hộ dân tiết kiệm 67.842 đồng/năm/hộ

Đề tài “ Khảo sát hiện trạng sử dụng và tiềm năng ứng dụng hầm ủ biogas ở một

số xã thuộc tỉnh Tiền Giang” (Đào Mai Trúc Quỳnh, 2013) được thực hiện năm 2013

do Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ khảo sát đã

áp dụng một số mô hình ủ biogas như KT1 chiếm khoảng 80%, hộ xây hầm KT2 chiếm

6%, còn lại là lắp túi ủ PE Nhờ thực hiện phương pháp khảo sát và tổng hợp đã thu được một số kết quả sau:

- Mỗi năm hộ sử dụng biogas tiết kiệm trung bình 1.700.000 2.000.000 đồng cho chi phí chất đốt

- Hầm ủ / túi ủ biogas giúp xử lý chất thải chăn nuôi có hiệu quả và kinh tế, đồng thời tận dụng được năng lượng tạo ra Tuy nhiên, vẫn chưa nhân rộng mô hình khai thác triệt để lợi ích của hầm ủ/ túi ủ mang lại

Đề tài “Kết quả nghiên cứu thực trạng và các giải pháp quản lý môi trường trong chăn nuôi hộ gia đình và trang trại nhỏ ở một số tỉnh miền Bắc” (Vũ Thị Thanh Hương, 2013) do Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường thực hiện Các tỉnh được sự hỗ trợ của Chương trình khí sinh học do Chính phủ Hà Lan hỗ trợ và chương trình Mục tiêu Quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn xây dựng công trình xử lý chất thải bằng biogas nên các hộ chăn nuôi đã thu được một số kết quả sau: Xây dựng chuồng kín với hệ thống quạt hút mùi, sử dụng chế phẩm sinh học để khử mùi hôi, xử lý chất thải chăn nuôi; chất thải chăn nuôi sau xử lý bằng biogas phần lớn thải ra môi trường, vẫn

có thể sử dụng cho nuôi cá và bón ruộng

Ngoài ra, mô hình Biogas còn kết hợp với mô hình VAC tạo mô hình kết hợp VACB là những chữ đầu của 4 từ Vườn - Ao - Chuồng – Biogas được áp dụng rộng rãi

Mô hình được áp dụng tại hộ gia đình nuôi lợn Vườn trồng rau mồng tơi, rau muống, táo, chuối, thanh long…với diện tích 600m2 Ao rộng 500m2 thả bèo, nuôi cá chép, cá

rô phi, cá trắm Cơ cấu đàn với 20 con lợn chia làm 3 ô, mỗi ô 7 con, mái chuồng lợp bằng ngói, vách và nền chuồng bằng xi măng Hệ thống nước sử dụng nguồn nước ngầm được bơm lên Các chất thải từ VAC trước khi qua biogas có nồng độ chất hữu cơ là rất lớn, tỷ lệ BOD5/COD là 0,5 Qua hầm biogas, chất hữu cơ giảm đáng kể Nồng độ SS giảm 63 – 74% Nồng độ vật chất khô giảm 85 – 87% Nồng độ BOD5 giảm 87 – 89% Nồng độ COD giảm 85 – 87% Hiệu quả xử lý qua hầm biogas rất đáng kể (Lê Thị Hồng Nhung, 2015)

Hình 1.1 Mô hình tổng quát VACB

Mô hình xử lí chất thải hiệu quả VACB từ Vườn - Ao - Chuồng – Biogas đang được áp dụng rộng rãi Mô hình này cung cấp thức ăn cho con người và cũng cung cấp qua lại cho nhau: - Vườn cung cấp rau, củ tươi cho con người, rau củ hỏng cho gia súc, gia cầm hay cho cá (dùng cho chuồng và ao) Các chất thải nông nghiệp như rơm rạ, cành cây khô được tận dụng để làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, để lót chuồng vào mùa đông hay làm compost (phân rác để bón ngược lại cho vườn) - Ao cung cấp thức ăn cho con người (cá, tép, hến, ốc ), cung cấp bèo tấm để làm thức ăn cho gia súc, gia cầm Các loại chất thải và các thứ khác từ ao như bèo, khoai nước có thể dùng làm thức ăn cho chuồng Bùn ao sau mỗi lần nạo vét có thể dùng bón cho cây hay ủ chung với rơm,

rạ làm phân cho vườn Chuồng gồm các loại gia súc, gia cầm, cung cấp thịt cho con người Phân, nước tiểu của gia súc, gia cầm được đưa vào hệ thống biogas để bón cho vườn, đưa vào ao nuôi cá Nếu thiếu có thể bổ sung thêm một số loại bèo, lá cây vào hệ thống biogas Phân, nước tiểu người cũng được đưa vào hệ thống biogas sinh ra metan (CH4).Theo tính toán, 1m3 khí này tương đương với 2,2kW điện năng nên có thể sử dụng

để nấu nướng, thắp sáng (Phan Văn Hòa, 2014)

Đề tài “Đánh giá hiệu suất xử lý nước thải sau túi ủ biogas của một số chế phẩm sinh học” (Nguyễn Thanh Văn, 2017) kết quả cho thấy hiệu suất xử lý tổng chất rắn lơ lửng (TSS), COD, tổng đạm (TKN), tổng lân (TP), tổng Coliform và E.coli của các chế phẩm sinh học đạt từ 28 - 97,3% Chế phẩm sinh học BioEm và Emc đạt hiệu suất xử lý

cao nhất với hiệu suất xử lý TSS, COD, TKN, TP và tổng Coliform dao động trong khoảng 55,4 - 86,89%

Đề tài “Xử lý chất thải chăn nuôi hộ gia đình - nghiên cứu thử nghiệm kiểu túi ủ mới HDPE” (Phạm Minh Trí, 2013) nghiên cứu hiệu quả xử lý chất thải của túi HDPE trong khoảng 70 ÷ 85%, so sánh giữa túi HDPE và túi PE về xử lý chất thải không có quá nhiều chênh lệch Độ bền của túi HDPE cao hơn túi PE do được thiết kế, và lắp đặt túi HDPE cũng dễ dàng và nhanh hơn, vì vậy có thể nhanh chóng khắc phục khi có sự

cố Từ kết nghiên cứu cho thấy, túi biogas HDPE có hiệu suất xử lý tốt, độ bền cao phù hợp với hộ chăn nuôi tiếp cận với công nghệ biogas

Đề tài “Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi lợn tập trung tại Lâm Đồng” (Nguyễn Thị Thanh Thuận, 2017) khảo sát trên 200 trang trại chăn nuôi trên toàn tỉnh Lâm Đồng với quy mô từ 100 con lợn thịt trở lên Trong quá trình hoạt động chăn nuôi phát thải khoảng 0,0007 tCO2/con/tháng; quá trình tiêu hóa thức ăn tạo ra lượng KNK khoảng 152,796 tCO2/con/tháng; do phân thải KNK phát thải 400,08 tCO2/con/tháng Qua đó, khi sử dụng biogas để quản lý chất thải chăn nuôi lợn và thu hồi KSH có thể giảm lượng KNK được lên đến 87% so với xả thải trực tiếp ra môi trường, 31% so với

hệ thống quản lý hiện tại Vì vậy, cần hỗ trợ cho người dân về mặt kỹ thuật trong việc

xử lý khí tạo ra từ hầm Biogas để người dân không còn ngại trong việc đưa khí sinh học vào sử dụng, cụ thể là tư vấn cho người dân việc vận hành và lắp đặt các hệ thống xử lý khí Đồng thời cần nghiên cứu thêm và sâu hơn nữa để có thể đánh giá được sự khác biệt trong chăn nuôi tập trung và chăn nuôi nông hộ nhỏ lẻ, để từ đó có thể xây dựng biogas phù hợp cho 2 hình thức này

Qua quá trình xử lý tại hầm Biogas, thành phần amonia của phân hữu cơ được ủ men trong 30 ngày đã tăng lên 19,3%, thành phần photphat hữu ích tăng 31,8% Đây là nguồn phân bón rất tốt cho cây trồng vì nó giúp cây trồng hấp thu nhanh hơn và năng suất cũng tăng lên Phân từ Biogas cũng hạn chế được sâu bệnh, ức chế một số vi khuẩn gây bệnh Như vậy, dùng phân từ Biogas cũng nhằm hạn chế thuốc trừ sâu, thuốc diệt

cỏ và góp phần bảo vệ môi trường Nước thải từ hầm Biogas có thể sử dụng để tưới rau, cây và cỏ vì nó diệt hết 99% vi khuẩn, an toàn cho người sử dụng Các vi sinh vật có trong phân tươi gây các bệnh về đường hô hấp Sau khi xử lý qua hầm Biogas, lượng vi sinh vật này trong chất thải đã giảm 95 - 97% so với phân tươi Lượng vi khuẩn Ecoli giảm 99,99%; Coliform giảm 100%, đồng nghĩa với việc xử lý hầm Biogas giảm 100% nguy cơ nhiễm bệnh ở người Nhìn chung, hệ thống phân hủy kị khí (biogas) kết hợp thu hồi khí biogas được áp dụng ở nhiều nước Do tính chất của nước thải chăn nuôi đặc

trưng với hàm lượng SS cao, có mùi nặng, nồng độ các chất hữu cơ rất lớn (giàu N và P) nên có rất nhiều phương pháp được áp dụng tùy vào hiệu quả của phương pháp, không gian xử lý, giá thành xử lý để vừa có thể xử lý đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường nhưng lại vừa đảm bảo lợi ích kinh tế (Lê Thanh Hải, 2016)

Trên địa bàn tỉnh Bình Dương triển khai Quyết định số 50/2014/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ: Về chính sách hỗ trợ nâng cao hiệu quả chăn nuôi nông hộ giai đoạn 2015-2020, toàn tỉnh đã lắp đặt được trên 20 hầm biogas composite (số liệu năm 2018) tiết kiệm năng lượng chất đốt cho các hộ gia đình mang lại lợi ích kinh tế, đặt biệt quan trọng trong bảo vệ môi trường (Chi cục Chăn nuôi, Thú y và Thủy sản, 2018)

1.4 Tổng quan về địa điểm nghiên cứu

Xã Hiếu Liêm là xã thuộc huyện Bắc Tân Uyên, Bình Dương

1.4.1 Vị trí địa lý

Huyện Bắc Tân Uyên, tỉnh Bình Dương với diện tích là 40.030,8 ha bao gồm 10 đơn vị hành chính là: Thị trấn Tân Thành; các xã Tân Bình, Tân Lập, Đất Cuốc, Tân Định, Hiếu Liêm, Lạc An, Thường Tân, Tân Mỹ, Bình Mỹ, với tứ cận tiếp giáp như sau: + Phía Bắc giáp huyện Phú Giáo và huyện Bàu Bàng

+ Phía Nam giáp thị xã Tân Uyên và sông Đồng Nai (huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai)

+ Phía Đông giáp sông Đồng Nai và sông Bé (huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai) + Phía Tây giáp thị xã Bến Cát

1.4.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Địa hình chung huyện Bắc Tân Uyên thấp dần từ Bắc xuống Nam, phía Bắc có cao trình 40-50m , một số đồi cao độc lập có cao trình 70-80m, phía Nam có cao trình thấp khoảng 20-30m, đất đai bằng phẳng, ít bị chia cắt, tạo thành vùng rộng lớn rất thuận lợi cho xây dựng cơ sở hạ tầng, khu công nghiệp - đô thị và trồng cây công nghiệp lâu năm Đặc biệt, có dải đất nghiêng chạy dọc theo sông Đồng Nai và các cù lao ven sông có nhiều cảnh quan để khai thác phát triển du lịch

1.4.3 Đặc điểm khí hậu

Theo số liệu quan trắc khí tượng, khí hậu từ năm 2012-2017 ở Bình Dương cho thấy: Bình Dương nói chung và huyện Bắc Tân Uyên nói riêng nằm trong vùng nhiệt đới cận xích đạo, khí hậu có những đặc trưng chính như sau: Khu vực có nền nhiệt độ

cao đều quanh năm: Nhiệt độ trung bình hàng năm đạt 26,0-27,00C Chênh lệch nhiệt

độ trung bình giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất là 3,5oC Nhìn chung, nguồn nhiệt lượng và thời gian nắng của khu vực khá dồi dào, là điều kiện thuận lợi cho động thái phát triển của thực vật cũng như quá trình phân giải hữu cơ và biến đổi trạng thái vật chất trong đất Mưa phân bố theo mùa rõ rệt, lượng mưa khá cao và mùa mưa kéo dài, tính trung bình năm, lượng mưa và số ngày mưa đều khá cao, lên đến 1.900-2.100 mm

và 140- 160 ngày có mưa Tuy nhiên, cũng như đặc điểm chung của các tỉnh phía Nam,

sự phân bố lượng mưa trong năm không đều, có đến 84-90% tổng lượng mưa năm được rơi vào các tháng mùa mưa (tháng 5 đến tháng 10) Mùa khô, từ đầu tháng 11 đến đầu tháng 4 năm sau, kéo dài 130-150 ngày song mưa rất ít chỉ chiếm khoảng 10-16 tổng lượng mưa năm Mưa ít, nắng nóng nhiều, bề mặt đất thường khô làm cho các quá trình phân hủy chất hữu cơ và quá trình bốc thoát hơi nước bề mặt càng thêm mãnh liệt Lượng bốc hơi hàng năm tương đối lớn, trung bình năm vào khoảng 1.000-1.100 mm Tuy nhiên tổng lượng bốc hơi trong các tháng mùa khô (tháng 11-4) lớn hơn nhiều so với các tháng mùa mưa Tổng lượng bốc hơi các tháng mùa khô lên đến 730- 800 mm chiếm khoảng 66-67% tổng lượng bốc hơi năm Trong các tháng mùa mưa (tháng 5-10), trong khi lượng mưa rơi lên đến 1.600-2.400 mm, lượng bốc hơi chỉ khoảng 350-

400 mm, làm cho chỉ số ẩm lên đến 4,0-6,0 lần Độ ẩm không khí khá cao, trung bình các tháng trong năm là 79-91 và có sự biến đổi theo mùa khá r , chênh lệch độ ẩm giữa hai mùa khoảng 9-10 Độ ẩm không khí trung bình các tháng mùa mưa đạt khoảng 80-91% và trung bình các tháng mùa khô là 70-82% Tuy nhiên cần chú ý là vào các tháng mùa khô, độ ẩm thấp nhất có thể xuống

1.4.4 Tính chất, chức năng và vai trò

- Tính chất: Huyện Bắc Tân Uyên đến năm 2030 được xác định là Nông nghiệp - Công nghiệp, đến năm 2040 được xác định là Nông nghiệp - Công nghiệp - Đô thị, đến

2050 được xác định là đô thị phát triển bền vững

- Chức năng: Vùng sản xuất nông nghiệp quan trọng của tỉnh, trong đó nông nghiệp ứng dụng công nghệ đóng vai trò chủ lực Vùng sản xuất công nghiệp mới của khu vực phía Bắc tỉnh với các khu công nghiệp, cụm công nghiệp và các khu vực sản xuất dọc theo các tuyến đường cấp vùng

- Vai trò: Là huyện thuộc khu vực phía Bắc là khu vực phát triển nông nghiệp chủ đạo của tỉnh Đồng thời trên địa bàn huyện có 02 đô thị vệ tinh quan trọng của tỉnh là

Tân Thành và Tân Bình, cùng với các đô thị vệ tinh ở phía Bắc tỉnh Bình Dương hình thành nên chuỗi các đô thị vệ tinh tạo động lực phát triển cho khu vực phía Bắc

1.4.5 Khu vực kinh tế nông nghiệp

Trong cơ cấu kinh tế ngành nông nghiệp thì vai trò của sản xuất nông nghiệp ngành trồng trọt chiếm vai trò chủ đạo, chăn nuôi, lâm nghiệp và thủy sản chiếm tỷ trọng nhỏ Tốc độ tăng trưởng giá trị sản xuất ngành nông nghiệp trồng giai đoạn 2013-2015 tăng bình quân khoảng 2,93%/năm, trong đó ngành trồng trọt chiếm 86,78% và ngành chăn nuôi chiếm 10,62%

Đối với các vùng chuyên canh sản xuất từng bước phát huy hiệu quả kinh tế, đặc biệt là vùng chuyên canh cây lâu năm Nhờ triển khai các chương trình áp dụng khoa học kỹ thuật và các mô hình, dự án sản xuất trong nông nghiệp được thường xuyên đầu

tư, khảo nghiệm, trình diễn nên năng suất và sản lượng các loại cây trồng chủ yếu đều tăng so với đầu nhiệm kỳ, thu nhập bình quân/ha đất nông nghiệp đạt 132 triệu đồng/ha/năm

Chăn nuôi cũng ngày càng phát triển theo hướng ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật, đưa giống mới vào sản xuất với các chương trình Sind hóa đàn bò, nạc hóa đàn heo, nuôi gia cầm theo hướng công nghiệp, tổ chức chăn nuôi theo mô hình trang trại quy

mô lớn bước đầu đã đem lại hiệu quả

Đánh giá chung: Huyện Bắc Tân Uyên có nền kinh tăng trưởng nhanh Tốc độ tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2013-2015 đạt 12,8-14% Nhịp độ tăng trưởng kinh tế năm sau cao hơn năm trước Cơ cấu kinh tế Huyện Bắc Tân Uyên là Công nghiệp - Dịch vụ - Nông nghiệp với tỷ trọng tương ứng 65,14%-31,49%-3,37% Cơ cấu kinh tế có sự chuyển dịch theo hướng công nghiệp tăng và giảm tỷ trọng dịch vụ - nông nghiệp

1.4.6 Hiện trạng sử dụng tài nguyên

+ Đất lâm nghiệp: 89 ha, chiếm 0,71% diện tích đất nông nghiệp Huyện Bắc Tân Uyên là một thị xã nông nghiệp đang trong quá trình đô thị hóa nên tiềm năng chuyển đổi mục đích sang đất phi nông nghiệp khá cao

- Đất phi nông nghiệp

Đất phi nông nghiệp trên địa bàn thị xã hiện nay 6.639,2ha, chiếm 34,62% tổng diện tích tự nhiên

1.4.6.2 Tài nguyên nước

Huyện Bắc Tân Uyên được bao bọc bởi sông Đồng Nai Ngoài ra, còn có hệ thống suối nhỏ phụ lưu dẫn nước trong nội thị xã đổ ra sông Đồng Nai Sông Đồng Nai có độ cao khoảng 2.000m chảy qua các tỉnh Lâm Đồng, Đồng Nai, Bình Phước, Bình Dương,

Tp Hồ Chí Minh và cuối cùng đổ ra cửa biển Vũng Tàu Đây là con sông lớn với diện tích lưu vực khoảng 21.100 km2 Đoạn sông Đồng Nai đoạn chảy qua Huyện Bắc Tân Uyên có chiều dài 58 km, có khả năng khai thác nước với lưu lượng 200.000m3 /ngày Sông Đồng Nai có giá trị lớn về giao thông vận tải, cung cấp nước cho khu công nghiệp,

đô thị, du lịch, sản xuất nông nghiệp, đặc biệt đối với Bắc Tân Uyên, một vùng trồng cây công nghiệp và ăn trái quan trọng của tỉnh Đồng thời, cát dưới lòng sông là nguồn khoáng sản được khai thác cung cấp nguyên liệu xây dựng rất tốt, là nguồn lợi lớn cho tỉnh Bình Dương

1.5 Các nguồn thải chăn nuôi

Ngành chăn nuôi đang phát triển với tốc độ rất cao để đáp ứng nhu cầu về thực phẩm ngày càng tăng của con người Bên cạnh nhiều mặt tích cực, ngành chăn nuôi đã

và đang gây ô nhiễm môi trường trầm trọng từ các chất thải mà chúng sinh ra Bảo vệ môi trường nói chung, môi trường chăn nuôi nói riêng đang là một vấn đề lớn, được cả

xã hội quan tâm

1.5.1 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước

Trong chăn nuôi có hai nguồn gây ô nhiễm nguồn nước, gồm:

- Nước thải sinh hoạt: phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của người dân như tắm giặt, nấu nướng, vệ sinh, với các thông số ô nhiễm đặc trưng BOD, TSS, N-tổng, N-

Hình 1.2 Nước thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi

1.5.2 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí

Trong hoạt động chăn nuôi, vấn đề ô nhiễm không khí như phát tán khí thải gây mùi từ quá trình phân hủy phân động vật vào môi trường chứa nhiều H2S và NH3 Đặc biệt vấn đề nghiêm trọng hiện nay là phát thải khí nhà kính (KNK) làm ảnh hưởng

ô nhiễm khí quyển, hệ sinh thái và sức khỏe con người Nguồn khí nhà kính phát sinh chủ yếu từ hoạt động chăn nuôi như:

- Phát thải KNK do quản lý phân, sử dụng năng lượng chất đốt phục vụ sinh hoạt

và hoạt động chăn nuôi: sử dụng chạy phát điện sưởi ấm,

- Phát thải KNK do quá trình tiêu hóa của gia súc, gia cầm

- Khí thải từ hệ thống chuồng trại chăn nuôi ví dụ như: loại hình chăn nuôi, hệ thống lưu trữ chất thải, mức độ thông gió của hệ thống chuồng nuôi Ngoài ra còn phát sinh dựa trên yếu tố môi trường: ban ngày phát thải khí nhiều hơn ban đêm

1.5.3 Nguồn gây ô nhiễm môi trường từ chất thải rắn

Chất thải rắn (CTR) phát sinh trong chăn nuôi gồm:

- Phân động vật: là sản phẩm loại thải của ở gia súc, gia cầm được thải ra ngoài bằng đường tiêu hóa Với thành phần giàu chất hữu cơ phân là sản phẩm dinh dưỡng tốt cho cây trồng hay sinh vật như cá, giun, Thành phần hóa học của phân bao gồm: các chất hữu cơ protein, carbonhydrate, chất béo; các chất vô cơ là các hợp chất khoáng; dư lượng thuốc kích thích tăng trưởng hay kháng sinh trong thức ăn bổ sung cho vật nuôi; các men tiêu hóa của bản thân gia súc

- Thức ăn thừa, vật liệu lót chuồng có thành phần đa dạng gồm cám, bột ngũ cốc, bột cá, bột tôm, khoáng, chất bổ sung, các loại kháng sinh, chất hữu cơ (rau xanh, cỏ, rơm rạ), bao bố, vải vụn, gỗ,…

- Xác gia súc, gia cầm chết: là một loại chất thải đặc biệt của chăn nuôi Thường chết do các nguyên nhân bệnh lý, cho nên chúng là một nguồn phát sinh ô nhiễm nguy hiểm, dễ lây lan các dịch bệnh Xác gia súc chết có thể bị phân hủy tạo nên các sản phẩm độc do vậy cần được thu gom và xử lý triệt để

Hình 1.3 Chất thải rắn phát sinh từ hoạt động chăn nuôi

1.6 Các phương pháp xử lý nguồn thải chăn nuôi

1.6.1 Phương pháp xử lý nước thải

Việc xử lý nước thải chăn nuôi nhằm để giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận hay tái sử dụng nguồn nước Đối với nước thải chăn nuôi có thể áp dụng các phương sau:

- Phương pháp cơ học: lưới chắn, trộn, lọc, lắng, truyền khí, tách mỡ

- Phương pháp hóa lý: keo tụ-tạo bông, khử trùng – khuấy, hấp phụ, oxy hóa – khử, tuyển nổi

- Phương pháp sinh học: xử lý sinh học hiếu khí, thiếu khí và kị khí

Một trong những phương pháp xử lý phân gia súc để bón cho cây, là phương pháp

ủ phân Phương pháp này vừa đơn giản, vừa hiệu quả lại ít tốn kém Phân sau khi bị xử

lý sẽ bị hoại mục bón cho cây sẽ nhanh tốt và đặc biệt không có mùi hôi sau khi đã ủ lâu, dựa trên quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong phân dưới tác dụng của vi sinh vật Ủ phân làm cho trọng lượng phân chuồng giảm xuống nhưng chất lượng tăng lên, sản phẩm cuối cùng là loại phân hữu cơ

Khi hỗn hợp đi qua máy ép chất rắn được giữ lại, ép khô và ra ngoài để xử lý riêng còn lượng nước theo đường riêng chảy ra ngoài hoặc xuống hầm khí sinh học xử

lý tiếp

CHƯƠNG 2:

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nội dung nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là đánh giá hiện trạng môi trường chăn nuôi Bình Dương, xác định các tiêu chí của mô hình từ đó đề xuất mô hình phù hợp, áp dụng mô hình cho một đối tượng cụ thể và đề xuất giải pháp nhân rộng cho hộ chăn nuôi trên địa bàn tỉnh theo quy hoạch phân vùng chăn nuôi của tỉnh Để thực hiện các mục tiêu đề ra, đề tài cần thực hiện các nội dung như sau:

- Tổng quan về biogas và mô hình nông nghiệp tích hợp biogas

- Tổng quan chăn nuôi tỉnh Bình Dương: hiện trạng phân bố các cơ sở chăn nuôi, phân vùng phát triển chăn nuôi, các loại mô hình nông nghiệp tại các hộ chăn nuôi

- Tổng quan các nguồn thải chăn nuôi, đánh giá hiện trạng môi trường chăn nuôi

Bình Dương

- Xác định các tiêu chí mô hình, đề xuất mô hình phù hợp với các tiêu chí Áp dụng

mô hình cho hộ cụ thể và đề xuất các giải pháp nhằm nhân rộng mô hình cho các hộ chăn nuôi Bình Dương

2.2 Sơ đồ tiến trình thực hiện

Hình 2.1 Sơ đồ tiến trình thực hiện

Thu thập, tổng hợp tài liệu

Khảo sát thực địa tại các

hộ chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Bình Dương

Đánh giá hiện trạng phân bố và môi trường

chăn nuôi trên địa bàn tỉnh

Xác định tiêu chí của mô hình phù hợp

hộ chăn nuôi trên địa bàn tỉnh

Đề xuất mô hình, áp dụng mô hình

cho một hộ cụ thể

Đề xuất giải pháp nhằm nhân rộng mô hình cho các hộ chăn nuôi Bình Dương

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

Phương pháp này được sử dụng để thu thập các tài liệu liên quan đến đề tài và đối tượng nghiên cứu:

- Các cơ sở lý thuyết liên quan đến hầm biogas, mô hình VACB và tình hình nghiên

cứu trong và ngoài nước liên quan đến mô hình nhằm tổng quan vấn đề nghiên cứu

- Thu thập các tài liệu về nguồn thải trong chăn nuôi, các phương pháp xử lý nước thải, chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi, QCVN 62-MT:2016/BTNMT Quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi

- Thu thập các thông tin tại cơ quan quản lý nhà nước: tình hình chăn nuôi, hiện trạng phân bố, các quyết định về phân vùng quy hoạch chăn nuôi trên địa bàn tỉnh, các loại mô hình nông nghiệp của hộ, quy hoạch vùng chuyên canh trồng trọt của tỉnh, tình hình xử lý nước thải, thu gom và xử lý chất thải rắn ở các hộ chăn nuôi

2.3.2 Phương pháp khảo sát thực địa

Phương pháp khảo sát thực địa giúp nhận biết một cách thực tế về đối tượng nghiên cứu Việc khảo sát thực địa giúp nhận biết một cách thực tế về đối tượng

nghiên cứu còn đem lại hiệu quả rất lớn về độ tin cậy và độ chính xác, có cơ hội đi khảo sát trực tiếp các hộ chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Sơ đồ quy trình thực hiện công tác khảo sát, lựa chọn hộ chăn nuôi để triển khai mô hình:

Hình 2.2 Quy trình thực hiện công tác khảo sát

Khảo sát thực tế ở các hộ

Lựa chọn hộ điển hình

Lên kế hoạch khảo sát

Liên hệ với chính quyền địa phương Thu thập thông tin tại Chi cục Chăn nuôi, Thú y Bình Dương

- Lựa chọn địa điểm khảo sát dựa trên: thuộc phân vùng quy hoạch chăn nuôi, vùng phát triển chăn nuôi của tỉnh, chuyên canh trồng trọt phát triển để phù hợp với mô hình

đề xuất

- Quy trình khảo sát được thực hiện bằng cách tham quan các hộ chăn nuôi, tiến hành thu thập thông tin, số liệu và khảo sát về việc thu gom và xử lý chất thải trong chăn nuôi, nước thải chăn nuôi gây ô nhiễm nguồn nước hay môi trường nước như thế nào

một cách thực tế

- Lựa chọn ra đối tượng cụ thể để áp dụng tính toán mô hình, khảo sát kỹ hơn về đối tượng đó: đã sử dụng biogas hay chưa, có thu gom và xử lý chất thải chưa, sử dụng các biện pháp ủ phân để tận dụng nguồn thải trong chăn nuôi bón cây vườn

2.3.3 Phương pháp điều tra bằng phiếu khảo sát và phỏng vấn nhanh

- Phương pháp điều tra bằng phiếu khảo sát: Tiến hành khảo sát cán bộ tại cơ quan

quản lý nhà nước là Chi cục Chăn nuôi, Thú y và Thủy sản tỉnh Bình Dương, sau đó khảo sát cán bộ chính quyền cấp xã tại địa điểm khảo sát, mỗi xã khảo sát 5 hộ chăn nuôi, điều tra hiện trạng chăn nuôi cũng như tình hình phát sinh và xử lý chất thải tại các hộ, là cơ sở để xây dựng các tiêu chí của mô hình Đồng thời, biết được công tác quản lý môi trường chăn nuôi của các cấp chính quyền Phiếu khảo sát được đính kèm

ở phụ lục

- Phương pháp phỏng vấn nhanh: Phương pháp này giúp thu thập và cập nhật thêm các thông tin chưa có trong bảng câu hỏi, muốn lấy thêm ý kiến từ các đối tượng có liên quan Sau khi phỏng vấn tiến hành phân tích, tổng hợp các thông tin đã thu thập được

2.3.4 Phương pháp thống kê, xử lý số liệu

2.3.4.1 Phương pháp thống kê

Sử dụng phần mềm excel để thống kê số liệu thu thập được trong quá trình thực hiện đề tài:

+ Số lượng vật nuôi

+ Quy mô các cơ sở chăn nuôi, sự phân bố của các cơ sở này trên địa bàn, các loại

mô hình nông nghiệp tại cơ sở

2.3.4.2 Phương pháp xử lý số liệu

Dùng phần mềm Excel để xử lý số lượng vật nuôi đã thu thập trên thu được các kết quả về lượng phát sinh nước thải, khí nhà kính, chất thải rắn nhằm đánh giá hiện

trạng phát sinh Ngoài ra, phương pháp còn sử dụng cho tính toán hệ thống xử lý nước thải cho đối tượng cụ thể, tính hiệu quả kinh tế của dự án tại một thời điểm Các công thức sử dụng tính toán gồm:

- Nhu cầu sử dụng nước và phát sinh nước thải

+ Nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi

Nhu cầu nước của từng loại vật nuôi (m3/năm) = Hệ số nhu cầu nước của từng vật nuôi (lít/con.ngày) x Thời gian nuôi trung bình (tháng) / 12 (tháng) x Lượng vật nuôi (con) x 10-3 x 365

Bảng 2.1 Hệ số nhu cầu nước và thời gian nuôi trung bình của từng vật nuôi

STT Loại vật nuôi Hệ số nhu cầu nước

+ Lưu lượng nước thải

Nước thải chăn nuôi (m3/năm) = Hệ số phát thải nước thải của vật nuôi (m3/con.năm) x Thời gian nuôi trung bình (tháng) / 12 (tháng) x Số lượng vật nuôi (con)

Bảng 2.2 Hệ số phát thải nước thải của vật nuôi

E: Lượng phát thải metan từ quá trình lên men đường ruột (kgCH4/năm);

N(T): Loại vật nuôi (con);

EF(T): Hệ số phát thải, kgCH4/năm

Bảng 2.3 Hệ số phát thải metan từ quản lý phân và lên men đường ruột

STT Loại vật nuôi

Hệ số phát thải lên men đường ruột (kg CH 4 /năm)

Hệ số phát thải

từ quản lý phân (kg CH 4 /năm)

(Nguồn: Ngăn ngừa và giảm thiểu phát thải khí nhà kính, 2016)

+ Phát thải N2O từ quá trình quản lý phân

N2OD = [∑S(∑ (NT T× NexT× MS(T,S))) × EF3(s)] ×44

28

Trong đó:

N2O: Lượng phát thải N2O từ quản lý phân, (kg N2O/năm);

N(T): Số vật nuôi từng loại (con);

MS(T,S): Hệ số, tra bảng 10A-4 đến 10A-9 của IPPC, Vol4, 2006;

EF3(s): Hệ số phát thải (kgN2O- N/kgN), tra bảng 10.21 của IPPC, Vol4, 2006; 44/28: Hệ số chuyển đổi từ phát thải ( N2O- N);

NexT: Lượng phát thải N trung bình hàng năm, (kg N/con/năm);

NexT = Nrate(T) × TAM

1000× 365 trong đó: Nrate(T): Tốc độ thải N, kg N (1000kg animal mass)-1;

TAM: Sinh khối của từng loại vật nuôi

Bảng 2.4 Hệ số Nrate và TAM của một số vật nuôi

(kg N/tấn/ngày)

TAM (kg/con)

Đối với quản lý và xử lý phân khác: EF = 0,005 kgN2O- N/kgNexT

Đối với hệ thống ủ khí: EF = 0,005 kgN2O- N/kgNexT

EF4: Hệ số phát thải, theo IPPC, 2006, vol 4 là 0,01 kg N2O – N;

Nvolatilization – MMS =[∑ (∑ (NT× NexT× MS(T,S)) × (FracGasMS

100 T

(T,S)

trong đó: Nvolatilization – MMS: Lượng nitơ thất thoát do bay hơi, (kg N/năm);

N(T): Số vật nuôi từng loại (con);

NexT: Lượng phát thải N trung bình hàng năm, (kg N/con/năm);

MS(T,S): Hệ số, tra bảng 10A-4 đến 10A-9 của IPPC, Vol4, 2006;

FracGasMS: Phần trăm nitrogen thất thoát, %, tra bảng 10.22 của IPPC, Vol4, 2006

Nleaching – MMS =[∑ (∑ (NT× NexT× MS(T,S)) × (FracLossMS

100 T

(T,S)

Trong đó:

Nleaching – MMS: Lượng nitơ thất thoát do rò rỉ, (kg N/năm);

N(T): Số vật nuôi từng loại (con);

NexT: Lượng phát thải N trung bình hàng năm, (kg N/con/năm);

MS(T,S): Hệ số, tra bảng 10A-4 đến 10A-9 của IPPC, Vol4, 2006;

FracGasMS: Phần trăm nitrogen thất thoát, %, tra bảng 10.22 của IPPC, Vol4, 2006 Tổng hợp phát thải từ quá trình chăn nuôi

Hệ số chuyển đổi từ CH4 và N2O sang CO2 tương đương như sau:

Bảng 2.5 Lượng phân thải ra ở các loại vật nuôi hàng ngày

STT Loại vật nuôi Lượng phân thải hàng ngày (kg/con)

(Nguồn: Bài giảng Quản lý chất thải chăn nuôi, 2011)

- Tính toán hệ thống xử lý nước thải trong mô hình

+ Song chắn rác bằng thép

Bảng 2.6 Các thông số thiết kế cho song chắn rác

Kích thước song chắn

(Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, 2010)

Chiều cao lớp nước trong mương:

max h

3600 × 𝑣 × 𝐵

Trong đó:

v: vận tốc nước chảy trong mương v= 0,4 m/s

B: chiều rộng mương đặt song chắn rác, chọn B = 0,5 m

Số khe hở song chắn: (trang 117, (Lâm Minh Triết, 2010))

max h

𝑣 × ℎ × 𝑙× 𝑘

Trong đó:

v: tốc độ nước chảy qua song chắn, chọn v = 0,9 m/s

l: khoảng cách giữa các khe hở, chọn b = 16 mm = 0,016 m ( theo điều 8.2.1

TCVN 7957 – 2008, khoảng 15 – 20 mm)

k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k = 1,05 h: chiều cao mực nước trong song chắn rác,

Số khe tương ứng m = n + 1

Chiều rộng song chắn rác được tính theo công thức:

Bs = S × (n - 1) + (l × n) (trang 118, (Lâm Minh Triết, 2010))

Trong đó:

S là chiều dày của thanh đan, lấy S = 0,008 m