1.4.1. Điều kiện tự nhiên
Huyện Lƣơng Sơn [30] nằm ở phía đông của tỉnh Hòa Bình, đây là nơi chuyển tiếp giữa Đồng bằng Châu thổ sông Hồng với vùng miền núi Hòa Bình và khu vực Tây Bắc. Tọa độ địa lý từ 105025’14’’ - 105041’25’’ kinh độ Đông, 20036’30’’- 20057’22’’ vĩ độ Bắc.
- Phía tây giáp huyện Kỳ Sơn, tỉnh Hòa Bình.
- Phía Nam giáp huyện Kim Bôi và Lạc Thủy, tỉnh Hòa Bình.
- Phía Đông giáp huyện Mỹ Đức, Chƣơng Mỹ, Hà Nội.
- Phía Bắc giáp huyện Quốc Oai, Hà Nội.
Tổng diện tích tự nhiên [29] là 375 km2 với mật độ dân số là 214
(ngƣời/km2), địa hình chủ yếu là núi và đồng bằng, có độ cao trung bình 251 m
so với mực nƣớc biển.
Đ c điểm khí hậu mang tính chất của khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng, ẩm, mƣa nhiều, bức xạ nhiệt cao. Mùa đông bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau,
mùa hè bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 10. Nhiệt độ trung bình năm 230C, lƣợng
mƣa trung bình năm là 1.769 mm với 153 ngày có mƣa, tập trung chủ yếu vào mùa hè. Với đ c điểm khí hậu nhƣ vậy, rất phù hợp để phát triển sản xuất Nông – Lâm nghiệp, do có các tiểu vùng khí hậu khác nhau nên có thể phát triển các giống cây trồng và vật nuôi phong phú theo quy mô lớn nhƣ trang trại,..
Hệ thống sông, suối ngắn và dốc. Vì vậy, mùa khô vùng có rất ít nƣớc và thƣờng xảy ra các hiện tƣợng rửa trôi, xói mòn đất. Huyện có 3 con sông chảy qua (sông Bùi, Cò, Bôi , 18 con suối, 20 hồ nƣớc. Đây là nguồn cung cấp nƣớc sinh hoạt, sản xuất cho vùng. Tính đến năm 2002, diện tích rừng của Huyện là 65.228.510 m2, trong đó diện tích rừng tự nhiên 30.012.706 m2, rừng trồng là 35.128.404 m2.
Ngoài ra, Huyện còn có các danh lam, thắng cảnh, di tích khải cổ học có thể phát triển du lịch nhƣ hang Trầm, hang Rồng, hang Tằm, hang Trâu, núi Vua Bà,…
1.4.2. Điều kiện kinh tế xã hội
Huyện Lƣơng Sơn gồm 19 xã và 1 thị trấn, trong đó vùng trung tâm có 8 xã và 1 thị trấn, vùng phía nam có 4 xã và vùng mới 7 xã mới chuyển về Huyện Lƣơng sơn. Dân số 98.856 ngƣời [30], trong đó: dân tộc Mƣờng chiếm 70%. Số nhân khẩu trung bình 4 ngƣời/hộ. Vì vậy, nguồn lao động tƣơng đối dồi dào nhƣng chủ yếu vẫn là lao động nông nghiệp. Tổng diện tích đất trồng trọt của Huyện là 6.517 ha, trong đó diện tích đất trồng lúa 5.096 ha (chiếm 78%).
Cơ cấu ngành nông nghiệp có sự chuyển dịch tích cực, giảm tỷ trọng ngành Trồng trọt và tăng tỷ trọng nghành Chăn nuôi, Thủy sản và Lâm nghiệp. Tuy nhiên đến nay, trồng trọt vẫn giữ vai trò quan trọng chiếm 62,56% tổng giá trị sản lƣợng ngành nông – lâm nghiệp. Trong chăn nuôi, đàn trâu và bò luôn giữ đƣợc ổn định về số lƣợng. Đàn lợn phát triển nhanh, bình quân tăng 5,9%/năm. Chăn nuôi gia cầm ở các hộ gia đình đƣợc các hộ tham gia tích cực. Tính đến năm 2003, tổng đàn trâu của huyện là 12.540 con, đàn Bò có 4.000 con, đàn Lợn có 37.558 con, đàn Gia cầm có 41.368 con.
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Trang trại 1: Trang trại nuôi lợn của DNTN SX-DV-TM- Minh Đức
- Chủ trang trại: Nguyễn Minh Huấn
- Địa chỉ: Tiểu khu 11, thị trấn Lƣơng Sơn, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hòa Bình. Đây là Trang trại chăn nuôi và sản xuất lợn giống. Quy mô của Trang trại 14.530 m2, trong đó:
+ Diện tích 4 dãy chuồng nuôi là 3.360m2.
+ Hệ thống bể biogas nắp vòm, cố định là 400 m3.
+ Ao chứa nƣớc thải đã qua xử lý là 1.400 m2. + Nhà ủ phân: 150 m2.
+ Ngoài ra, còn có các công trình khác nhƣ đƣờng giao thông nội bộ, khu nhà ở,…
Quy mô chăn nuôi 300 lợn nái. Sản lƣợng trung bình 680 lợn con/tháng. trang trại có cách bố các dãy chuồng nhƣ sau: chuồng I là Lợn mang thai, dãy chuồng II là lợn nái đẻ, dãy chuồng III là lợn con cai sữa, dãy chuồng IV là lợn chờ xuất chuồng.
1.1.2.Trang trại 2: Trang trại nuôi lợn của DNTN SX-DV-TM- Minh Đức
- Chủ trang trại: Lê Đức Minh
- Địa chỉ: Xóm Cột Bái, Xã Trƣờng Sơn, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hòa Bình.
Đây là Trang trại chăn nuôi, sản xuất lợn giống và trồng rừng. Quy mô của trang trại 2 ha, trong đó:
+ Diện tích 4 chuồng nuôi là 3.360m2. + Hệ thống bể biogas túi khí là 300 m3. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Ao chứa nƣớc thải đã qua xử lý là 2.000 m2. + Nhà ủ phân: 150 m2.
+ Ngoài ra còn có các công trình khác nhƣ đƣờng giao thông nội bộ, khu nhà ở,..
Quy mô chăn nuôi 200 lợn nái, sản lƣợng trung bình 460 con/tháng. trang trại 2 cũng có cách bố trí chuồng nuôi tƣơng tự nhƣ trang trại 1 nhƣ sau: dãy chuồng I là lợn mang thai, dãy chuồng II là lợn nái đẻ, dãy chuồng III là lợn con cai sữa, dãy chuồng IV là lợn chờ xuất chuồng.
1.1.3.Trang trại 3: Trang trại nuôi lợn của công ty TNHH Thành Long
- Chủ trang trại: Phạm Hùng Triệu
- Địa chỉ: thôn Tốt Yên, xã Cƣ Yên, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hòa Bình.
Đây là trang trại chăn nuôi sản xuất lợn giống và lợn thịt. Quy mô của trang trại là 2.2 ha, trong đó :
+ Tổng diện tích 4 chuồng nuôi là 2.800 m2.
+ Hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi gồm 1 bể biogas nắp vòm, cố định với thể tích 50 m3 và 3 bể lắng có diện tích 360m2.
+ Ngoài ra, diện tích còn lại là nhà ở, đƣờng đi nội bộ,....
Quy mô chăn nuôi 300 lợn nái với sản lƣợng trung bình hàng tháng là 550 con. Trong đó, lợn choai từ 7 – 25kg là 300 con và lợn từ 50 kg trở lên là 250 con. Bố trí chuồng chăn nuôi của trang trại 3 gồm 4 dãy chuồng. Trong đó, chuồng I là chuồng lợn nái mang thai và chờ đẻ con, chuồng II là chuồng lợn nái đẻ, chuồng III là chuồng lợn thịt, chuồng IV là chuồng lợn con.
2.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phƣơng pháp kế thừa tài liệu và tƣ liệu
Mục đích của nghiên cứu tài liệu là tìm hiểu lịch sử nghiên cứu, nắm bắt những nội dung nghiên cứu trƣớc đó về sản xuất và sử dụng Biogas trong chăn nuôi, cắt giảm khí nhà kính trong chăn nuôi của Thế giới và Việt Nam. Tiếp đó, nghiên cứu về phƣơng pháp tính lƣợng phát thải khí CH4 phát sinh thông qua hƣớng dẫn của các sách: IPCC (1996) Guidelines for National Greehouse Gas Inventories: Reference Manual [13]; IPCC (2006), Guidelines for national Greenhouse Gas Inventories [15] và IPCC (2000), Good Practice Guidance and Uncertainty Management in National Greenhouse Gas Inventories [14] để tổng hợp nội dung, số liệu liên quan đến tính toán lƣợng khí sinh học trong quá trình sử dụng biogas, các thực nghiệm sử dụng cùng pháp tính toán trƣớc đó của một
số nƣớc trên Thế giới nhƣ Nepal, Kenya, Úc, Ấn Độ,.. và Việt Nam. Từ đó, rút ra kinh nghiệm trong việc thu thập, sử dụng số liệu. Đồng thời cũng là nguồn tƣ liệu để kiểm chứng kết quả nghiên cứu.
2.2.2. Phƣơng pháp khảo sát thực địa
Sau khi nắm vững đƣợc phƣơng pháp tính toán, cũng nhƣ cần biết đƣợc những thông số cần thu thập ta tiến hành điều tra, khảo sát tại hiện trƣờng, quan sát, cân đo, chụp lại các hình ảnh, ghi lại các thông tin liên quan đến xác định lƣợng khí CH4 sinh ra và khí CH4 tiêu thụ làm cơ sở cho việc tính toán. Ngoài ra, cần thu thập thêm thông tin về trang trại để nắm bắt đƣợc thực trạng, tồn tại của trang trại chăn nuôi nhằm đánh giá, phân tích và tìm ra các giải pháp khắc phục.
Một số thông tin cần thu thập nhƣ sau:
Thông tin chung về trang trại: chủ hộ chăn nuôi, địa chỉ trang trại, số lƣợng chuồng nuôi, diện tích trang trại (cụ thể cho từng khu), hệ thống xử lý của trang trại, quy mô vật nuôi của Trang trại bằng cách sử dụng phƣơng pháp phỏng vấn.
Thông tin vật nuôi:
+ Giống lợn, sản lƣợng trung bình hàng tháng: Sử dụng phƣơng pháp phỏng vấn và nghiên cứu tài liệu.
+ Khối lƣợng thức ăn cho vật nuôi hàng ngày: Sử dụng phƣơng pháp cân đo, để xác định lƣợng thức ăn hàng ngày cho từng nhóm vật nuôi.
+ Số lƣợng vật nuôi (theo từng nhóm lợn): kiểm tra và đếm số lợn hiện có trong chuồng/tháng. Thực hiện 2 lần/tháng.
+ Trọng lƣợng trung bình vật nuôi (theo từng nhóm lợn). Thu thập bằng cách cân trọng lƣợng lợn từ đó tính trọng lƣợng trung bình của từng nhóm lợn.
+ Số lƣợng đồ dùng và thời gian sử dụng biogas: bằng cách đếm số lƣợng đồ dùng và kiểm tra để thống kê đƣợc các vật dụng sử dụng biogas trong trang trại và đo thời gian sử dụng trong 1 ngày, cũng nhƣ kiểm tra công suất sử dụng (thông qua nghiên cứu tài liệu và nhãn dán thông số kỹ thuật của đồ dùng để tính toán lƣợng biogas tiêu thụ.
2.2.3. Phƣơng pháp phỏng vấn
Sau khi biết chính xác các thông tin cần thu thập ta tiến hành phân loại các thông tin để biết thông tin nào cần sử dụng phỏng vấn và thông tin nào kiểm tra (cân, đo, đếm) thực tế ở trang trại.
Phỏng vấn chủ trang trại, công nhân trực tiếp tiếp xúc với lợn thƣờng xuyên, để thu thập thông tin chung về trang trại nhƣ chủ hộ chăn nuôi, địa chỉ chính xác, số lƣợng chuồng nuôi, diện tích trang trại (cụ thể cho từng khu), hệ thống xử lý chất thải của trang trại, quy mô vật nuôi của trang trại, giống lợn, sản lƣợng trung bình hàng tháng,.. Ngoài ra, tìm hiểu thêm thông tin về nhu cầu sử dụng biogas, khó khăn mà trang trại g p phải, họ mong muốn gì để trang trại phát triển tốt hơn về kinh tế và bảo vệ đƣợc môi trƣờng, bầu Khí quyển. Từ đó, làm cơ sở cho việc đánh giá, phân tích, tổng hợp dữ liệu.
2.2.4. Phƣơng pháp thu thập và xử lí số liệu
Quan sát, ghi lại các số liệu thu thập bằng phƣơng pháp phỏng vấn và cân, đo, đếm số lƣợng vật nuôi, trọng lƣợng lợn, khối lƣợng thức ăn sử dụng mỗi ngày cho lợn, xác định thời gian sử dụng lƣợng khí sinh học mỗi ngày để làm cơ sơ cho việc tính toán lƣợng khí CH4. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các số liệu đã thu thập sẽ đƣợc lập bảng và đánh lại trên máy tính để đảm bảo tính chính xác và tránh thất thoát số liệu. Các số liệu này sau khi đƣợc nhập đƣợc kiểm tra thƣờng xuyên để xem số liệu có chênh lệch nhiều hay không đảm bảo độ chính xác của số liệu.
2.2.5. Phƣơng pháp tính toán phát thải khí CH4 trong hệ thống Biogas và quá trình sử dụng
a, Tính toán lượng khí CH4 phát sinh trong hệ thống Biogas
Sử dụng phƣơng pháp 2 theo [13], [14] và [15]. Đây là phƣơng pháp dùng để tính toán phát thải khí Methane từ hệ thống Biogas. Phƣơng pháp này yêu cầu các thông tin cụ thể về vật nuôi bằng việc chia quần thể vật nuôi thành các nhóm khác nhau theo độ tuổi, năng suất, chế độ ăn uống, vùng khí hậu khu vực nghiên cứu, cách quản lý phân chuồng, để tính toán chính xác hơn lƣợng phát thải khí CH4 và khí N2O từ chất thải vật nuôi.
Bước 1: Số lượng chăn nuôi
Để tính toán chính xác lƣợng khí thải của lợn ta cần chia chúng thành nhiều nhóm khác nhau dựa vào đ c điểm nuôi của cơ sở chăn nuôi để phân chia chúng thành các nhóm khác nhau. Theo nghiên cứu này, sẽ phân ra làm 2 nhóm bao gồm: lợn trƣởng thành (lợn nái trong thời kì mang thai, lợn nái đã đẻ và lợn đang phát triển (lợn con, lợn thịt). Đối với mỗi nhóm ta cần xác định các thông tin sau:
- Số lƣợng vật nuôi theo mỗi nhóm, đơn vị tính đầu vật nuôi.
- Xác định lƣợng chất khô cho vật nuôi thông qua lƣợng thức ăn thô hàng ngày. - Khối lƣợng trung bình chất rắn dễ bay hơi mà vật nuôi đào thải hàng ngày (VS hay là chất hữu cơ phân hủy trong phân gia súc, đơn vị tính kg/ngày.
- Tiềm năng sản xuất khí Methane của phân chuồng (B0 , đơn vị tính là m3/kgVS.
- Hiệu suất sinh khí Methane của phân chuồng (MCF). MCF rất nhạy cảm
với nhiệt độ nên ở các điều kiện khí hậu khác nhau sẽ có các MCF khác nhau, đơn vị tính phần trăm (%).
Tuy nhiên, số liệu VS thƣờng không có sẵn. Trong phƣơng pháp này, các giá trị VS đƣợc tính toán từ lƣợng thức ăn cung cấp cho vật nuôi hàng ngày nhƣng chỉ sử dụng cho tính toán mức tiêu thụ thức ăn của Trâu bò. Còn đối với lợn, VS có thể sử dụng m c định theo [13] là 0,7 kg/ngày ho c theo [15], ta có
công thức tính VS đối với lợnnhƣ sau:
VS = Lƣợng thức ăn tiêu thụ (kg ngày)x (1 -
) x (1 -
)
Trong đó:
+ VS: Khối lƣợng chất khô mà lợn đào thải mỗi ngày. Đơn vị: (kg/ngày + DE%: Tỷ lệ phần trăm tiêu hóa thức ăn của lợn, ta sử dụng ƣớc tính m c định theo [13]: lợn trƣởng thành ( nuôi nhốt) 70-80%, lợn đang phát triển (nuôi nhốt) 80-90%, lợn thả giông 50-70%.
+ ASH%: tỷ lệ hàm lƣợng chất khoáng có trong phân chuồng. Ta sử dụng ƣớc tính m c định theo [12] là 4% cho các nƣớc đang phát triển.
Lƣợng Methane tối đa đƣợc tạo ra từ phân chuồng (B0) phụ thuộc vào loài
và chế độ ăn uống. Ta sử dụng ƣớc tính m c định theo [13] là 0,29 m3/kgVS cho
các nƣớc đang phát triển.
Hiệu suất sinh khí Methane của phân chuồng (MCF) của mỗi loài động vật và trong các hệ thống quản lý phân bón là khác nhau. Phân gia súc ƣớt, lỏng, trong hồ kị khí ho c hố lƣu trữ là nguồn phát thải chính ra khí Methane. MCF đƣợc xác định dựa vào bảng P1.1 ho c có thể sử dụng các số liệu của Quốc gia.
Bước 2: Tính hệ số phát thải
Để tính hệ số phát thải cho vật nuôi trong một tháng ta dựa vào số liệu thu
thập ở bƣớc 1, các yếu tố MCFs, B0 và theo IPCC (1996) [13]ta có ƣớc tính hệ số
phát thải khí CH4 nhƣ sau:
EFi = VSi x 30 x B0 i x 0,67 x MCF% jk x MS% ijk
Trong đó:
+ EFi: hệ số phát thải hàng tháng (kg/đầu vật nuôi/tháng) của loại gia súc i (lợn trƣởng thành, lợn đang phát triển,..). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ VSi: khối lƣợng chất khô mà loại gia súc i đào thải mỗi ngày (kg/ngày . + B0 i: Lƣợng Methane tối đa đƣợc tạo ra từ phân gia súc i (m3/kgVS).
+ MCF% jk: Hiệu suất sinh khí Methane của hệ thống quản lý phân j trong
vùng khí hậu k (%).
+ MS% ịjk: tỷ lệ % phân chuồng của loại gia súc i đƣợc xử lý trong hệ thống quản lý phân j thuộc vùng khí hậu k.
+ 0,67: Chuyển khối lƣợng khí CH4. Đơn vị: kg/m3 + 30: số ngày/tháng.
Bước 3: Tính tổng lượng phát thải khí CH4
∑CH4 phát thải(kg tháng) = EFi x Lƣợng vật nuôi TB/tháng
Lƣợng vật nuôi trung bình hàng năm đƣợc tính theo 2006 IPCC [15], ta có:
b, Tính toán lượng khí CH4 tiêu thụ
Mỗi thiết bị sử dụng đều có các công suất sử dụng khác nhau. Dựa vào đo, đếm công suất sử dụng của các thiết bị và số giờ sử dụng các thiết bị này trong một ngày để tính đƣợc lƣợng khí CH4 tiêu thụ.
∑CH4 tiêu thụ = Pi (m3/h) x Ti (h tháng) x Ni x 0,67
Trong đó:
+ Pi : Công suất sử dụng của thiết bị i (m3/h). + Ti : Thời gian sử dụng thiết bị i trong 1 tháng. + Ni : Số lƣợng thiết bị i có trong trang trại.
+ 0,67: Hệ số chuyển khối lƣợng khí CH4. Đơn vị: kg/m3
c, Ước tính lượng phát thải khí CH4
Tính toán lƣợng khí CH4 dƣ thừa do không sử dụng hết lƣợng khí sinh học
trong bể biogas ta có công thức:
∑CH4 phát thải (kg tháng) = ∑CH4 phát sinh– ∑CH4 tiêu thụ
Quy đổi sang CO2 e
tCO2e = GWPCH4 x ∑CH4 phát thải tháng
Trong đó: