Phần 2 .Tổng quan tài liệu
2.2. Cơ sở thực tiễn
2.2.1. Xử lý chất thải chăn nuôi trên thế giới
2.2.1.1. Biogas
Việc ứng dụng công nghệ sản xuất khí sinh học trong xử lý chất thải nói chung đã được các nhà khoa học trên thế giới thực hiện từ những năm 30 của thế kỷ XX. Công nghệ KSH hiện nay đang được ứng dụng rộng rãi ở các nước phát triển cũng như đang phát triển. Trung Quốc và Ấn Độ là hai nước đứng đầu về mức độ phát triển KSH ở Châu Á. Cả hai nước này đã đầu tư cho công tác nghiên cứu và sử dụng KSH rất nhiều. Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ KSH rất thành công bao gồm: Đun nấu, thắp sáng bằng đèn mạng, chạy máy nổ phát điện, sản xuất nhiệt ấp trứng gia cầm, sưởi ấm gà vịt con, bảo quản hoa quả và ngũ cốc. Ở các nước phát triển, KSH còn được chuyển hóa thành hydrogen là nguyên liệu vận hành hệ thống pin nhiên liệu, sản xuất điện, cung cấp cho những vùng khó đưa điện lưới đến được.
Trong quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa nông nghiệp và nông thôn, vấn đề xử lý chất thải và phát triển biogas được Chính phủ Trung Quốc hết sức chú ý, coi đó là một trong những biện pháp hữu hiệu để phát triển kinh tế và chống lại ô nhiễm môi trường. Ở nông thôn, nông dân Trung Quốc được tập huấn xử lý các chất khí mêtan ở các chuồng trại chăn nuôi gia súc, lắp đặt các công trình KSH ở nông thôn, lắp đặt các thiết bị khí biogas dùng cho hộ gia đình, … Chính vì vậy, khi hầm biogas giới thiệu tới hộ nông dân họ sẵn sàng lắp đặt. Năm 2004, Trung Quốc đã xây dựng 895 công trình biogas lớn, trung bình sản xuất 45 triệu m3 khí sinh học cung cấp cho trên 9 triệu gia đình sử dụng, phát điện với công suất 1000 KW, đồng thời sản xuất 40.000 tấn phân bón. Việc phát triển hệ thống KSH đã khiến cho tỷ lệ cây trồng và rừng bị phá hủy để lấy củi đốt giảm đi đáng kể.
Ở Thái Lan, bên cạnh sự đóng góp về mặt kinh tế hàng năm, ngành chăn nuôi Thái Lan đang thải ra hàng triệu tấn chất thải rắn, lỏng, khí các loại gây ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường. Để quản lý tốt chất thải trong chăn nuôi, Thái Lan ra Luật môi trường và các đạo luật khác liên quan đến phát triển chăn nuôi và bảo vệ môi trường. Đồng thời, Thái Lan còn áp dụng nhiều công nghệ trong xử lý môi trường, trong đó phổ biến là xây dựng hầm biogas. Theo như nghiên cứu của Siriporn Kiratikarnkul (2010), có 5 phương pháp quản lý chất thải chăn nuôi thường được sử dụng trong các trang trại chăn nuôi lợn ở Thái Lan. Các phương pháp đó là: Biogas; Thức ăn cho cá; Làm phân bón hữu cơ; Hồ dự trữ; Kết hợp (biogas + khác).
Kết quả nghiên cứu của Siriporn Kiratikarnkul (2010) về lợi ích – chi phí các phương pháp xử lý chất thải trong các trang trại chăn nuôi ở Thái Lan cũng đã chỉ ra tính phù hợp, tính khả thi về mặt kinh tế của giải pháp tối ưu cho xử lý chất thải rắn và lỏng của trang trại chăn nuôi thâm canh là biogas. Biogas là một phương pháp công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi hiệu quả, ít gây thiệt hại tới môi trường. Chính phủ các quốc gia đã thực hiện trợ cấp và hỗ trợ cài đặt nhiều hệ thống KSH cho người dân chăn nuôi trong nhiều năm qua nhưng với thành công rất hạn chế. Hơn 80% lượng khí sinh học được tạo ra từ các trang trại chăn nuôi lợn được điều tra chỉ đơn giản thải lãng phí vào khí quyển, lượng dư thừa đó không được tận dụng cho hoạt động tạo ra điện năng trong nước. Các trở ngại lớn cho sự thành công của hệ thống biogas tại Thái Lan tại thời điểm đó là khó tiếp cận thị trường năng lượng tái tạo nếu các trang trại nằm xa nhau.
Nepal - một quốc gia đang phát triển đã ứng dụng khí sinh học từ thập kỷ 80 và từ năm 1992 với sự hỗ trợ của Dự án SNV, Chính phủ Nepal đã xây dựng Chương trình Hỗ trợ KSH do đó đã xây thêm được rất nhiều bể KSH cho các gia đình nông dân ở các địa phương và phục vụ lợi ích thiết thực cho hộ. Nepal không nuôi lợn cho nên chủ yếu ứng dụng công nghệ biogas để xử lý phân thải của người và trâu bò. Khí sinh học sinh ra từ hầm được người nông dân khai thác triệt để phục vụ nhu cầu đun nấu thay thế mọi thứ nhiên liệu khác (củi, than, rơm, rạ,...). Lượng nước phân sau biogas được hộ sử dụng để ủ rơm rạ, rác sinh hoạt, lá cây; làm phân ủ compost; để nuôi giun đất; hoặc dự trữ trong một hố chứa để sử dụng tưới rau màu hoặc dùng bơm để dẫn theo ống nhựa tới các cánh đồng ở xa.
Để khuyến khích ứng dụng công nghệ KSH, Dự án hỗ trợ trực tiếp một phần kinh phí cho nông dân. Cụ thể là với các bể dung tích 4 – 6 m3, nông dân được nhận khoảng 6500 – 9500 rupi (65 rupi = 1 USD); các bể dung tích 8 – 10 m3 được nhận khoảng 5500 – 8500 rupi (mức hỗ trợ tại thời điểm năm 2012). Thực tế cho thấy phần nông dân bỏ ra thêm để xây dựng bể KSH có thể thu hồi rất nhanh do tiết kiệm được nhiên liệu đun nấu và phân bón. Trung bình mỗi năm hộ tiết kiệm được 59,19 USD tiền củi; 12,16 USD tiền dầu; 8,07 USD tiền phân đạm; 5,28 USD tiền phân lân và 8,07 USD tiền phân kali. Ngoài ra, nhờ sử dụng nước phân của KSH năng suất cây trồng đã tăng, cụ thể là tăng năng suất được 38,1% với lúa; 32,2 % với ngô; 34,2% với lúa mỳ; 42,1% với khoai tây và 30,4% với rau, đậu.
Tại những nước phát triển (Mỹ, Pháp, Đức, Đan Mạch, Hà Lan ...), việc xây dựng các nhà máy kỵ khí tập trung đã trở thành một lựa chọn phổ biến để quản lý chất thải ở những nơi có chất thải từ nhiều nguồn và có thể được kết hợp ở một nhà máy phân hủy. Tại Hoa Kỳ, lượng KSH được sản xuất nhờ ứng dụng công nghệ biogas chiếm 6% khí đốt thiên nhiên sử dụng cho toàn quốc năm 2006, tương đương 10 tỷ gallons xăng.
2.2.1.2. Ủ phân compost
Ủ compost là quá trình không thể thiếu trong các mô hình xử lý chất thải rắn đô thị hiệu quả. Hiện nay, trên thế giới thường áp dụng mô hình công nghệ ủ compost với quy mô lớn trong các nhà máy. Hiểu một cách đầy đủ thì ủ compost là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost. Quá trình diễn ra chủ yếu giống như phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật.
Lịch sử quá trình ủ compost đã có từ rất lâu. Đến nay đã có nhiều nhiều mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn được phát triển trên thế giới. Sản phẩm compost được sử dụng chủ yếu làm phân bón hữu cơ trong nông nghiệp hay các mục đích cải tạo đất và cung cấp dinh dưỡng cây trồng. Ngoài ra, compost còn được biết đến trong nhiều ứng dụng, như là các sản phẩm sinh học trong việc xử lý ô nhiễm môi trường, hay các sản phẩm dinh dưỡng, chữa bệnh cho vật nuôi và cây trồng.