Loại nguyên
liệu
Số lượng (con)
Lượng thải hàng
ngày (kg) Khí sinh ra (lít/ngày)
Phân bị (trâu) 1 15 – 25 15 – 32 Phân lợn 10 12 – 40 480 – 2400 Phân gia cầm 20 0,4 – 1,0 20 – 60 Phân người 4 0,72 – 1,36 43,2 – 95,2 Tổng 21,9 – 46,9 558 – 2.587 Vậy, G = 2,6 m3/ngày i) Thể tích trữ khí, Vg (m3)
Thể tích trữ khí được tính theo cơng suất của cơng trình và hệ số trữ khí (K) Vg = G x K = 2,6 x 0,4 = 1,04
k) Thể tích hầm ủ Vc (m3)
Thể tích hữu hiệu của hầm ủ phải bằng thể tích khí cần trữ: Vc = Vg = 1 (m3)
Như vậy, hầm ủ cần kích thước tối thiểu là : V = Vd + Vc + i (i là khoảng trống để
khí lưu thông, i tự chọn)
V = 7,4 + 1 + i = 8,4 + i (m3)
Ở đây, luận văn chọn i = 0,6 m3. Vậy cần thiết kế hầm ủ có kích thước nhỏ nhất là 9 m3 cho hộ gia đình 4 người.
Như vậy, tùy gia đình có ni ít con vật hơn mà kích thước hầm ủ có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn.
3.2.3.2. Cấu tạo, hoạt động của bể nhựa composite a) Cấu tạo a) Cấu tạo
Đây là loại bồn bể đúc sẵn được chế tạo bằng vật liệu composite, cốt thủy tinh, sợi cacbon nên có nhiều tiện ích vượt trội so với loại bể cũ xây bằng gạch, bê tơng. Thiết bị có cơng suất phù hợp với các hộ gia đình ở nơng thơn có chăn ni gia súc như heo, trâu, bò… Ưu điểm là độ kín khí, oxi hóa, có độ chịu lực lớn, chống axít ăn mịn, thi cơng nhanh phù hợp cả vùng đất lún, nứt, sình lầy, thuận tiện trong vận chuyển phù hợp với nhiều địa hình trên cả nước.
Về mặt cấu tạo bể bao gồm 3 bộ phận chính là bể phân giải, bộ phận chứa khí và bộ phận điều áp. Cả ba bộ phần này đều được kết hợp nằm trong một khối. Cả khối được chơn chìm dưới mặt đất. [15]
Thiết kế của thiết bị composite gồm những bộ phận sau: - Bể phân giải;
- Ngăn chứa khí; - Ống dẫn khí;
- Cửa nạp nguyên liệu (ống lối vào); - Cửa xả (ống lối ra).
Hình 3.5: Cấu tạo hầm biogas nhựa composite [15]
b) Nguyên lý hoạt động, cấu tạo:
Nguyên liệu nạp được nạp vào bể phân giải qua cửa nạp nguyên liệu vào cho đến khi ngập mép dưới của cửa, cửa nạp nguyên liệu và cửa xả khoảng 60 cm. Lúc này áp suất khí trong bể phân giải bằng (P=0). Khí sinh ra được tích tụ trong ngăn chứa khi sinh ra áp suất đẩy dịch phân giải dâng lên theo cửa nạp nguyên liệu và cửa xả. Độ chênh giữa hai bề mặt dịch phân giải cửa nạp nguyên liệu/cửa xả và ngăn chứa khí tạo nên áp suất trong bể đẩy khí sinh ra vào ống thu khí và đường ống dẫn khí đến nơi sử dụng. Khí được sử dụng để đun nấu, thắp sáng, bình nước tắm nóng lạnh tự động, máy phát điện…
Khí được sử dụng hết, áp suất trong ngăn chứa khí bằng 0, thiết bị trở về trạng thái ban đầu. Vì cửa nạp nguyên liệu đã được bịt kín nên ở trạng thái Pmax, dịch phân giải chỉ được đẩy ra theo cửa xả. Trong quá trình hoạt động, bề mặt của dịch phân giải luôn luôn lên xuống làm cho tiết diện luôn luôn thay đổi trong ngày do vậy có tác dụng phá váng. [15]
c) Kết luận
Theo nghiên cứu của các chuyên gia về KSH thì chúng ta cần khoảng 0,34- 0,42 m3 KSH cho một người một ngày. Như vậy, một gia đình 4 người cần 1,36 – 1,68 m3 KSH. Điều này tương ứng với lượng khí tính cho hộ gia đình 4 người ở Bảng 3.6.
Như vậy, để thiết kế cụ thể mơ hình biogas này cho một hộ gia đình 4 người dùng thì cần xây dựng bể biogas có kích thước tối thiểu là 9 m3.
Ở đây, có bể nhựa 9m3 (đường kính 2,4m) tương đương với mơ hình luận văn đưa ra.
Theo giáo trình cơng nghệ mơi trường [9], 1 m3 khí mê tan có thể cung cấp năng lượng cho các nguồn sau đây:
+ Một số tủ lạnh 300l hoạt động trong 3 giờ. + Một đầu máy 2 mã lực hoạt động trong 1 giờ. + Thắp sáng 1 bóng đèn 60W trong vịng 7 giờ. + Đun 3 bữa ăn cho một gia đình 4 người. + Tạo ra nguồn điện l,25KW.
Như vậy, nếu sử dụng để thắp sáng điện và sử dụng cho một số đồ gia dụng hàng ngày như tủ lạnh, quạt…, đun nước sôi và nấu thức ăn cho gia súc, gia cầm như nấu cám thì có thể sử dụng được hết lượng khí gas phát sinh. Vì thế, sẽ tận dụng được hết lượng gas phát sinh, không dư thừa.
Kết quả điều tra cho thấy, trung bình một hộ dân nếu chỉ sử dụng cho đun nấu thức ăn sẽ tiêu thụ hết một bình gas 12kg trong vịng ba tháng, tương đương với 400.000 đồng. Ngồi ra, cịn đun nước, nấu thức ăn cho gia súc, gia cầm bằng than hoặc củi, tro trấu. Mỗi tháng, tiền than, củi khoảng 50.000 đồng. Tiền phân bón, thuốc trừ sâu cho cây trồng, thức ăn cho cá trung bình một tháng khoảng 150.000 đồng.
Như vậy, nếu hộ dân có hầm ủ biogas và sử dụng khí gas để đun nấu, lấy bã thải bón cây và ni cá thì sẽ tiết kiệm trung bình 150.000 - 300.000 đồng cho một tháng. Tuy vốn đầu tư lớn nhưng tăng năng suất cây trồng, vật nuôi, không gây ô
nhiễm môi trường. Đặc biệt trong thời gian gần đây giá cả nhiên liệu tăng nhanh càng thấy rõ lợi ích khai thác nhiên liệu của hầm ủ biogas.
3.2.4. Xây dựng mơ hình xử lý chất thải nơng nghiệp từ đồng ruộng
Sau khi thu hoạch lúa, rơm rạ thường được đốt hay thải bỏ, vừa lãng phí vừa làm ơ nhiễm môi trường. Để tạo thêm nguồn thu nhập cho gia đình và tận dụng được nguồn phế thải nông nghiệp là rơm rạ phát sinh trong xã Giao Lạc (2.000 tấn rơm khô/năm), luận văn đề xuất mơ hình trồng nấm rơm từ rơm rạ. So với các loại nấm khác thì trồng nấm rơm đồng vốn quay vòng nhanh, sau khi rải meo giống khoảng 15 ngày là thu hoạch được. Nấm rơm dễ trồng, mọc tốt trên các nguyên liệu là phế phẩm nông nghiệp, đặc biệt là rơm rạ. Bên cạnh đó, nấm rơm trồng được quanh năm và người trồng nấm rơm có thể cho thu hoạch nấm theo ý mình, chủ động được thời vụ, hạn chế được rủi ro. Sau khi thu hoạch xong nấm, bã thải trồng nấm có thể chất đống, thêm chế phẩm vi sinh để ủ compost và dùng để bón cho lúa.
3.2.4.1. Mơ hình trồng nấm rơm trong nhà cho hộ gia đình
Tùy điều kiện thực tế mà có thể sử dụng kiểu nhà khác nhau. Hiện nay có hai kiểu nhà tương đối phù hợp với điều kiện tại xã Giao Lạc:
- Nhà kiểu chữ A: Thường tận dụng dưới tán cây ăn quả. Kích thước như sau: nhà nhỏ chiều dài nhà 10 - 12m, mái nhà 2,4m nền nhà rộng 2,0m, chiều cao 1,8m có cửa ra vào và thơng gió hai đầu hồi. Mái nhà phủ nilong (tấm bạt), phía trên phủ thêm lá chuối hoặc lá dừa để chống nắng hay dưới bóng râm là tốt nhất. Hai đầu hồi để làm cửa ra vào và điều chỉnh ánh sáng, nhiệt độ khi cần thiết.
- Nhà kiểu thơng thường: Có thể tận dụng nhà, trại có sẵn, bên trong dùng nilong che kín từng ô vuông cạnh 4 - 5m, cao 2 - 3m, chừa lỗ thốt khí để thơng gió khi cần thiết (che lại bằng bao nilong). Có thể bố trí nhiều giàn làm bằng tre, trúc, mỗi giàn cách nhau 60cm và để lối đi 50cm. Tầng kệ cách nhau 30cm và tùy chiều cao nhà. Nhà có thể lợp lá hoặc fibro xi măng.
Địa điểm trồng và điều kiện nơi trồng nấm rơm: Dù trồng ít hay nhiều mô nấm, nơi trồng nấm phải là nơi cao ráo, bằng phẳng và sạch sẽ, xa nơi ao tù nước
đọng, nơi bãi rác dơ bẩn, gần chuồng trại chăn ni heo, gà vịt, nơi để hóa chất,... vốn ơ nhiễm và chứa nhiều côn trùng và mầm bệnh, ảnh hưởng xấu đến nơi trồng nấm sau này.
Sau mỗi đợt thu hoạch phải quét dọn nhà, mở hết các cửa thơng gió và cho ánh sáng vào nhà trồng. Phơi nhà trồng 5 - 7 ngày trước khi trồng lần tới. Chùi rửa và phơi kệ trồng, quét nước muối và vôi lên kệ theo tỷ lệ: (Muối/ vôi = 1/1). Kỹ thuật trồng nấm trong nhà cho phép người trồng nấm sản xuất theo phương thức dây chuyền, mỗi đợt trồng 15 ngày và không bị ảnh hưởng thời tiết. Đồng thời tiết kiệm được 50% lượng rơm (so với cách trồng truyền thống), ít tốn cơng chăm sóc, chất lượng nấm thương phẩm cao, năng suất tăng gấp 2/3 lần...
Mặc dù, trồng nấm trong nhà chi phí cao hơn so với trồng nấm ngoài trời, nhưng năng suất nấm luôn đứng ở mức cao và ổn định. Vẫn có thể dự trữ rơm để làm cả mùa nắng, lẫn mùa mưa. Trời lạnh thì các hộ trồng nấm làm mô rộng và cao 38 cm, cịn khi nóng thì 30 cm.
Trung bình, tỷ lệ cấy giống là 12 – 15 kg giống/1 tấn nguyên liệu khô. Nếu nuôi đúng kỹ thuật, tỷ lệ chuyển hóa vi sinh khoảng 10%, người dân có thể thu hoạch 120 - 150 kg chỉ trong 1 tháng.
3.2.4.2. Xử lý bã thải sau trồng nấm bằng ủ phân compost
Bã thải sau khi nuôi nấm để tự hoai mục phải mất thời gian từ 3 - 6 tháng. Như vậy, luận văn đề xuất phương án xử lý bã thải sau trồng nấm bằng cách bổ sung chế phẩm vi sinh để ủ phân compost thì chỉ mất 25 - 30 ngày là đã có thể sử dụng để bón cho cây trồng với các bước thực hiện như sau:
Sau khi thu hoạch nấm, cơ sở sản xuất nấm có thể thu gom, loại bỏ các túi, dây chun, meo nấm để ủ. Bổ sung chế phẩm vi sinh, vơi và hóa chất. Trước khi ủ, cần điều chỉnh độ ẩm, pH, kích thước nguyên liệu cho phù hợp.
Hình 3.6: Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý bã thải sau trồng nấm [11] - Bước 1: Xử lý sơ bộ - Bước 1: Xử lý sơ bộ
Phế thải trồng nấm được thu gom và xử lý trước khi ủ để điều chỉnh độ ẩm, pH, kích thước nguyên liệu cho phù hợp với quá trình ủ compost:
+ Điều chỉnh độ ẩm: được điều chỉnh bằng cách phơi khô tự nhiên hoặc trộn với chất độn như than bùn, hoặc mùn cưa hoặc trấu hoặc phế phụ phẩm nông nghiệp theo tỷ lệ phù hợp sao cho độ ẩm của hỗn hợp nguyên liệu đạt 50%.
+ Điều chỉnh pH: dùng vôi bột hoặc vôi nước (tùy vào độ ẩm ban đầu của hỗn hợp nguyên liệu) để điều chỉnh pH của nguyên liệu trước khi đưa vào ủ có pH hơi kiềm (thường bổ sung khoảng 1-2% vôi bột).
+ Làm giảm kích thước: Kích thước của phế thải chăn nuôi và một số chất độn thường không đồng đều nên trước khi ủ cần làm nhỏ đều bằng cào, cuốc hoặc bừa….
- Bước 2: Chuẩn bị phụ gia
Bã thải trồng nấm Xử lý sơ bộ Phối trộn Ủ hoạt hóa Đảo trộn Ủ chín Đánh tơi Phân hữu cơ Phế thải chăn nuôi,
than bùn…
Chế phẩm VSV xử lý hữu cơ
Tuỳ thuộc vào tỷ lệ C/N của nguyên liệu để bổ sung các yếu tố dinh dưỡng cho phù hợp. Bổ sung thêm rỉ đường với tỷ lệ 0,5%; chế phẩm VSV xử lý hữu cơ (như: Bio – ADB, Fito-Biomix-RR…) được bổ sung vào đống ủ với tỷ lệ 0,02 – 0,05%. Ngoài ra có thể bổ sung thêm urê 0,3%; phân lân 0,5%.
- Bước 3: Phối trộn
Pha trộn rỉ đường, chế phẩm vào nước, khuấy đều cho tan hết sau đó dùng thiết bị tưới đều lên nguyên liệu ủ và các chất dinh dưỡng bổ sung sao cho dinh dưỡng và vi sinh vật bổ sung phân bố đều trong khối ủ. Độ ẩm của khối ủ phải đạt 50-55%.
- Bước 4: Ủ hoạt hóa
+ Đào hố sâu ít nhất là 0,5m, rộng tùy từng diện tích của hộ gia đình, nèn chặt nền hố.
+ Xếp một lớp phế phụ phẩm sau trồng nấm xuống hố, sau đó tưới dịch nước vôi 5% lên, đảm bảo độ ẩm của đống ủ là 40%. Sau đó lại xếp 1 lớp phế phụ phẩm sau trồng nấm xuống hố, rồi lại tưới dịch nước vôi 5%, cứ làm như vậy đến khi hết phần phế phụ phẩm sau trồng nấm.
+ Dùng bạt phủ, phủ đống ủ vừa ủ, tránh mưa đổ trực tiếp vào đống ủ.
+ Sau 5 ngày dùng cào, cào bớt phế phụ phẩm trong đống ủ lên, để khoảng 1/4 đống ủ, tưới dịch chế phẩm vi sinh lên, cào phế phụ phẩm xuống, lại cho dịch chế phẩm đều khắp mặt, cứ làm như thế đến khi hết phần phế phụ phẩm vừa cào lên khỏi hố. Khi pha dịch chế phẩm và tưới dịch chế phẩm, đảm bảo độ ẩm trong đống ủ là 50%. Sau 15 ngày ủ, kiểm tra độ khơ của đống ủ, nếu đống ủ khơ thì phải bổ sung nước vào đống ủ.
- Bước 5: Đảo trộn
Sau 4 - 10 ngày ủ, theo dõi nhiệt độ lên cao thì tiến hành đảo trộn. Đảo trộn khối ủ từ trên xuống, từ dưới lên, từ trong ra ngoài, từ ngoài vào trong để khối ủ đồng đều, cung cấp thêm oxi, giải phóng bớt nhiệt để vi sinh vật tiếp tục hoạt động, phân huỷ. Tiếp tục đánh đống ủ trong khoảng 8 - 10 ngày sau đó đảo trộn lần 2, đảo tơi, san mỏng, để thoáng khối ủ trong 1 - 2 ngày.
- Bước 6: Ủ chín
Tiếp tục đánh đống ủ, ủ chín để ổn định thành phần, chất lượng phân ủ. Sau ngày thứ 30, phân compost sản xuất từ phế phụ phẩm sau trồng nấm nhẹ, tơi xốp, không mùi, màu đen xám. Sản phẩm tạo ra là phân hữu cơ. Để tạo ra sản phẩm đồng đều, cần sử dụng các thiết bị thích hợp như nghiền, sàng để xử lý sản phẩm. Phân hữu cơ được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh vật.
Nếu đảm bảo đúng quy trình kỹ thuật, đảm bảo độ ẩm thì trong 10 ngày đẩu, nhiệt độ đống ủ có thể lên đến 70 - 80oC. Sau 25 - 30 ngày, bã thải này có thể sử dụng. [11]
3.2.4.3. Xử lý rơm, gốc rạ, trấu tại ruộng bằng chế phẩm vi sinh
- Bước 1: Sau khi gặt và tuốt lúa, cho nước vào ruộng, ngập chân ruộng khoảng 5cm.
- Bước 2: Dùng gậy hoặc cuốc gạt dập rơm rạ xuống dưới nước, sau đó phun chế phẩm vi sinh xuống mặt ruộng đã dập rơm rạ xuống nước. Sau 15 ngày rơm rạ xử lý tại ruộng được phân hủy hết, ta có thể tiến hành cày cuốc phục vụ cho vụ mới.
- Ngoài ra, lượng trấu thừa không được sử dụng hết cũng có thể đổ xuống ruộng và xử lý cùng với gốc rạ như cách làm trên. [11]
3.3. Đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng áp dụng mơ hình
3.3.1. Đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng áp dụng mơ hình VACB
3.3.1.1. Áp dụng cho hộ gia đình ni lợn ở xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy
- Hộ gia đình: ơng Phan Văn Tiên xóm 5, xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.
- Mơ hình áp dụng: VACB. Vườn của hộ gia đình trồng rau mồng tơi, rau muống, hành lá,... mùa nào rau đấy với diện tích vườn rộng 600m2. Cây ăn quả trồng táo, chuối, thanh long, hồng xiêm… Ao rộng 500m2 có thả bèo, ni cá chép, cá trắm, cá rô phi.
- Cơ cấu đàn hiện tại: Đàn lợn gồm 20 con, chủ yếu là lợn thịt. Giống lợn là giống Yorkshire (lợn trắng). Lợn đang được khoảng 25 - 30 kg/con.
- Chuồng: chuồng chia làm 3 ô, mỗi ô 7 con, mỗi ô rộng 5m2. Mái chuồng lợp bằng ngói, vách chuồng và nền chuồng bằng xi măng.
- Hệ thống nước: sử dụng nguồn nước ngầm, dùng motor bơm lên bồn cho lợn uống và làm vệ sinh chuồng trại.
- Thức ăn: Trại sử dụng thức ăn tự chế, cám, rau, bèo, cá khô xay trộn