T NG Q UN VỀ C NG NGH IOG S
3.1.Tình hình áp dụng xử lý chất thải rắn chăn nuơi bằng cơng nghệ Biogas
3.1.1. Trên thế giới
Với nhận thức cơng nghệ sinh học là cơng nghệ khí li n ngành đa mục ti u, đa mục đích n n chính phủ nhiều nƣớc trên thế giới đã và đang quan tâm đƣa ra những chính sách, những chƣơng trình mạnh mẽ thúc đẩy sử dụng nguồn năng lƣợng khí sinh học với mục tiêu khai thác tồn diện các lợi ích của nĩ, các chính sách thức đẩy cơng nghệ khí sinh học đã đƣợc chứng minh trên các lợi ích kinh tế, xã hội nhƣ: Bảo vệ mơi trƣờng, cung cấp năng lƣợng; điện tr n các cơ sở chi phí thấp nhất cho các vùng hẻo lành; tạo ra các hoạt động kinh tế cho các vùng hẻo lành; đa dạng hĩa các nguồn các nguồn năng lƣợng
a. Trung Quốc
Trung Quốc đã cĩ một lịch sử ấn tƣợng về việc sử dụng năng lƣợng tái tạo cho việc phát triển nơng thơn với một số chƣơng trình cĩ tầm cỡ lớn nhất thế giới về khí sinh học. Theo số liệu thống lê của Bộ nơng nghiệp Trung Quốc ri ng lĩnh vực chăn nuơi năm 2006 vĩ 460 cơng trình khí sinh học cung cấp 5,59 triệu gia đình sử dụng, phát điện với cơng suất 866 KW, sản xuất thƣơng mại 24.900 tấn phân bĩn và 700 tấn thức ăn gia súc Tới cuối năm 2008 số cơng trình lớn tăng l n đến 573 và đến năm 2010 cĩ 2 000 bể cỡ lớn và 8,5 triệu hầm.
Trong những năm gần đây, các mơ hình nhà kính và sử dụng năng lƣợng đa dạng đã đƣợc phát triển rất nhanh ở Trung Quốc, đặc biệt những bể tạo khí Biogas nhỏ đƣợc xây dựng mỗi năm tới 160.000 chiếc ến nay tồn quốc cĩ 7.630.000 bể tạo khí Biogas nhỏ.
b. Đức
Với việc xây dựng cơng trình khí sinh học tăng từ 100 thiết bị/năm l n 200 thiết bị/năm vào năm 2000 hầu hết các cơng trình cĩ thể tích phân hủy từ 1.000 tới 1.500 m3, cơng suất khí 100 tới 150 m3. Cĩ trên 30 cơng trình quy mơ lớn với thể tích phân hủy 4.000 tới 8.000 m3. Khí sinh học sản xuất đƣợc sử dụng để cung cấp cho các tổ máy đồng phát nhiệt và phát điện cĩ cơng suất điện là 20, 150, 200 và 500KWe.
c. Nepal
Tổng số mơ hình Biogas đã lắp đặt 104.080.
Số huyện đã xây dựng các mơ hình Biogas: 65 huyện.
Lịch sử của Biogas bắt đầu từ năm 1965, nền tảng là sự hƣớng dẫn chỉ đạo của Late Father B R Saubolle trƣờng Xavier’s tại Godavari ở Kathmandu, Nepal. Tuy nhiên trên thực tế Biogas chỉ quan tâm đến sau khi giá nhiên liệu đột ngột tăng cao Nĩ bắt đầu từ năm 1975 với tên gọi là “Năm nơng nghiệp” Trong thời gian này cĩ tổng số 200 gia đình lắp đặt với quy mơ là loại hầm nổi hình vịm cầu Năm 1977, cùng với sự đƣa vào của cơng ty Gobar, Biogas sinh học đƣợc phổ biến. Tuy nhiên, kết thúc năm 1978, phổ biến đƣợc tất cả 708 hầm Biogas sinh học và sự quan tâm chú ý của ngƣời dân, chính phủ đã đƣa ra nhiệm vụ lắp đặt 4.000 hầm phân hủy loại kế hoạch thứ 7 trong giai đoạn bắt đầu từ năm 1985 Với sự giới thiệu của chƣơng trình hỗ trợ Biogas, dƣới hỗ trợ của tổ chức phát triển Hà Lan, nhịp độ bắt đầu đạt đƣợc về sự tăng tiến của Biogas. Trong suốt giai đoạn đầu và giai đoạn thứ 2 chƣơng trình hỗ trợ Biogas cĩ 31.000 hầm Dƣới giai đoạn thứ 3 đã xây dựng đƣợc 1.000.000 hầm Biogas cố định.
d. Đan Mạch
Việc xây dựng các nhà máy kị khí tập trung đang trở thành một lựa chọn phổ biết để quản lý chất thải ở những nơi chất thải từ vài nguồn cĩ thể đƣợc xử lý phân động vật, phụ phân cây trồng, chất thải hữu cơ của các gia đình
e. Indonesia
Ngƣời dân tiết kiệm khoảng 30 USD/tháng nhờ sử dụng Biogas. Chính phủ Indonesia đang đẩy mạnh việc sử dụng Biogas nhƣ là giải pháp cho những vấn đề mơi trƣờng.
3.1.2. Việt Nam
a. Lịch sử quá trình hình thành và phát triển cơng nghiệp biogas
Kỹ thuật biogas đƣợc phát triển tại Việt Nam từ năm 1960 Sau ngày thống nhất đất nƣớc (1975) cho đến năm 1990, kỹ thuật này đƣợc xem là một trong những ƣu ti n hàng đầu của đất nƣớc trong chƣơng trình nghi n cứu tìm nguồn năng lƣợng mới và năng lƣợng tái tạo. Trong khuơn khổ chƣơng trình, rất nhiều nguyên cứu đã đƣợc thực hiện, tập trung vào cơng nghệ biogas ác đơn vị tham gia vào chƣơng trình phát triển biogas bao gồm Viện Năng Lƣợng, ại học Bách Khoa Hà Nội, ại học Bách Khoa TpH M, ại học Bách Khoa à Nẵng, ại Học cần Thơ, các Sở Khoa học, Cơng Nghệ và Mơi trƣờng địa phƣơng
Từ năm 1992, trong chƣơng trình dự án của Bộ Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn với sự hổ trợ của các tổ chức nhƣ F O, S RE , SID và Viện chăn nuơn nơng nghiệp Quốc gia, trƣờng ại học Nơng Lâm TpH M đã phát triển mơ hình hầm ủ biogas dạng túi. Với ƣu thế chi phí đầu tƣ thấp, kỹ thuật lắp đặt và vận hành đơn giản, kỹ thuật này đã nhanh chĩng đƣợc chấp nhận và nhân rộng bởi Hội Làm vƣờng Việt Nam và các tổ chức cá nhân khác.
Thời gian gần đây, trong chƣơng trình Quốc gia về cấp nƣớc và Vệ sinh mơi trƣờng nơng thơn, Trung tâm hỗ trợ Phát triển nơng thơn đã phát triển mơ hình hầm ủ nắp vịm, cố định với nắp hầm dạng hình bán cầu, cấu tạo từ vật liệu composit và xi măng lƣới thép (mơ hình hầm ủ Thái – ức).
Bên cạnh đĩ, chƣơng trình biogas của Ngành chăn nuơi Nơng nghiệp – dự án liên kết của chính phủ Việt Nam và Hà Lan đã hổ trợ nơng dân xây dựng 18.000 hầm biogas trong giai đoạn 1 (2003-2005) tại 12 tỉnh thành của 8 vùng sinh thái; 27.000 hầm vào cuối năm 2006 và đến năm 2007, hơn 16 000 hầm đã đƣợc xây dựng trong giai đoạn 2 ( 2008 -2011) chƣơng trình BP dự kiến sẽ mở rộng ra trên 50 tỉnh thành trong số 64 tỉnh thành củ Việt Nam với số lƣợng khoảng 14.000 hầm ủ. Hiện nay, trên cả nƣớc cĩ khoảng 150.000 hầm ủ biogas, hầu hết thuộc dạng hầm ủ nắp vịm cố định và dạng túi.
Bảng 18: Tổng quan chung về số lƣợng hầm ủ
Thơng số ơn vị Giai đoạn 1 Năm 2006 Năm 2007
Kích thƣớc hầm ủ m3 9,78 9,72 11,03
Hầm ủ kết hợp nhà vệ sinh % 57,03 89,50 86,50
Hộ gia đình sử dụng bải thải
sau biogas % 41,00 60,00 61,72
Nguồn: Le Thi Xuan Thu, Biogas Engineer/Extension in charge – biogas Projec Division – The Biogas Program for the Animal Husbandry Sector of Viet Nam
b. Một số kiểu hầm biogas ở Việt Nam
Hiện nay, ở Việt Nam cĩ rất nhiều loại hình biogas đƣợc sử dụng ở nhiều địa phƣơng khác nhau Ví dụ nhƣ Hầm xây kiểu tháp của Viện Năng Lƣợng, hầm trụ ồng Nai, hầm hình hộp của bác Nguy n ộ, hình trụ chĩp giả ồng Nai…
Hầm xây KT1
Hầm kiểu KT1 đƣợc ứng dụng tại những vùng cĩ nền đất tốt, mực nƣớc ngầm thấp, cĩ thể đào sâu và diện tích mặt bằng hẹp
Hình 9: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT 1 Nguồn: www.biogas.org.vn
Hầm xây KT2
Hầm Kiểu KT2 phù hợp với những vùng cĩ nền đất yếu, mực nƣớc ngầm cao, khĩ đào sâu và diện tích mặt bằng rộng
Nguồn: www.biogas.org.vn
Hầm ủ quy mơ hộ gia đình
Từ năm 2008 đến năm 2010, Trung tâm Năng lƣợng mới và tái tạo, Viện Khoa học Năng lƣợng đã tiến hành thực hiện dự án “ Hồn thiện cơng nghệ và xây dựng hầm Biogas quy mơ hộ gia đình cho khu vực nơng thơn chăn nuơi tập trung ở tỉnh Hà Nam ” với mục ti u nắm bắt, hồn thiện và cải tiến cơng nghệ phù hợp với điều kiện nơng thơn Việt Nam, từ đĩ nâng cao hiệu qủa sản xuất, giảm thiểu ơ nhi m mơi trƣờng trong chăn nuơi và cải thiện đời sống của bà con nơng dân ây là dự án sản xuất thử nghiệm do Viện Khoa học Năng lƣợng, Viện KH NVN chủ trì và ơng Trần Khắc Tuyến, Giám đốc Trung tâm Năng lƣợng mới và tái tạo làm chủ nhiệm
Về nguy n lý, mơ hình hệ thống hầm Biogas do Trung tâm Năng lƣợng mới và tái tạo sản xuất và triển khai cĩ một số thay đổi so với các loại hầm truyền thống khi bể điều áp đƣợc phân thành hai phần ri ng biệt là ngăn điều áp và ngăn thải cặn
Hình 11: Mơ hình hầm biogas hộ gia đình
So với những mơ hình Biogas đang đƣợc lƣu hành hiện nay, hệ thống hầm Biogas quy mơ gia đình này cĩ một số điểm ƣu việt:
ĩ kết cấu bền vững, bảo đảm chống dị rỉ nƣớc và khí do đƣợc tăng cƣờng bằng keo chống thấm, vì thế tăng khả năng sinh khí;
ĩ khả năng tự tống cặn bã n n khơng bị ùn tắc cặn, cĩ khả năng tự phá váng bề mặt;
Mức độ sinh khí nhanh, sản lƣợng khí cao, ổn định trong mọi điều kiện thời tiết;
Thiết bị khử H2S ti n tiến đã nâng cao chất lƣợng Biogas, làm tăng tuổi thọ của
thiết bị sử dụng nhƣ bếp, nồi cơm, đèn
Diện tích chiếm đất nhỏ, tiết kiệm nhân cơng
Giúp bảo vệ sức khoẻ con ngƣời, ti u diệt vi trùng gây bệnh
ác thiết bị sử dụng khí đồng bộ và chuy n dụng n n bảo đảm độ tin cậy;
Dịch vụ hậu mãi hồn thiện Bảo hành Hầm sinh khí, bể điều áp trong 10 năm Bảo trì, bảo dƣỡng hệ thống trong 15 năm
Thiết bị đo áp lực, bếp đun, đèn, ấm đun si u tốc, bình tắm nĩng lạnh, máy phát điện đƣợc chế tạo chuy n dụng cho Biogas
Ngay sau khi nghiệm thu kỹ thuật, Trung tâm Năng lƣợng mới và tái tạo đã chính thức bàn giao hầm Biogas cho hộ gia đình sử dụng và bảo quản Kết quả theo dõi vận hành bƣớc đầu cho thấy khả năng sinh khí rất tốt, đồng hồ áp lực luơn ở mức 12-13 kPa (1Pa ~N /m2), ứng với nhiệt độ ngồi trời dao động từ 25-34 độ Ngồi cung cấp chất đốt cho đun nấu, cịn phải kể đến hiệu quả về mặt xã hội và bảo vệ mơi trƣờng
Hầm ủ nắp vịm cố định Trung Quốc
Loại hầm này cĩ phần chứa khí đƣợc xây dựng ngay trên phần ủ phân do đĩ, thể tích của hầm ủ bằng tổng thể tích của 2 phần này. Hầm ủ cĩ dạng bán cầu đƣợc chơn hồn tồn dƣới đất để tiết kiệm diện tích và ổ định nhiệt độ. Phần chứa khí đƣợc tơ bằng nhiều lớp vữa để đảm bảo yêu cầu kín khí. Ở phần trên cĩ một nắp đậy đƣợc hàn kín bằng đất sét, phần nắp này giúp cho thao tác làm sạch hầm ủ khi các chất rắn lắng đầy hầm. Loại hầm này rất phổ biến ở Trung Quốc nhƣng cĩ nhƣợc điểm là phần chứa khí rất khĩ xây dựng và bảo đảm độ kín khí do đĩ hiệu suất của hầm thấp.
Hình 12: Hầm ủ nắp vịm cố định Trung Quốc
Nguồn: www ctu edu vn
Hầm ủ nắp vịm cố định TG-BP ( hầm kiểu Thái - Đức)
Loại hầm ủ này đã đƣợc Trung tâm Năng Lƣợng mới, ại học Cần Thơ thủ nghiệm và phát triển cĩ hiệu quả ở miền Nam trong việc xử lý phân ngƣời và phân gia súc đây cũng là loại hầm đang đƣợc triển khai xây dựng trong dự án vệ sinh nƣớc sạch của TpHCM tại địa bàn nghiên cứu – Xã An Phú huyện Củ Chi.
Hình 13: Hầm ủ nắp vịm cố định TG-BP
Nguồn: www.ctu.edu.vn
Túi Biogas
Loại này cĩ ƣu điểm là vốn đầu tƣ thấp phù hợp với mức thu nhập của bà con nơng dân hiện nay Tuổi thọ của túi ủ tùy thuộc vào thời gian lão hĩa của nguy n liệu làm túi. Nhƣợc điểm của loại túi ủ là rất d hƣ hỏng do sự phá hoại của chuột, gia súc, gia cầm
Hình 14: Túi biogas bằng plastic
c. Tiêu chuẩn kỹ thuật về hầm ủ biogas tại Việt Nam
ể thống nhất trong tồn quốc, Bộ Nơng nghiệp và Phát triển nơng thơn đã ban hành quyết định số 21/2002/Q -BNN ngày 21 tháng 3 năm 2002 về việc ban hành tiêu chuẩn ngành về Lĩnh vực mơi trƣờng. Ban hành cùng quyết định này là 8 tiêu chuẩn ngành về lĩnh vực mơi trƣờng, áp dụng cho các cơng trình khí sinh học nhỏ 10m3, đơn giản, dùng để xử lý chất thải, sản xuất khí sinh học và phân hữu cơ với nguyên liệu là các loại phân ngƣời, phân động vật và thực vật. Tiêu chuẩn này đã gĩp phần chuẩn hĩa chất
lƣợng và sử dụng tồn diện các cơng trình biogas, bảo vệ quyền lợi của ngƣời ứng dụng và phát triển cơng nghệ biogas một cách vững chắc. Cụ thể các tiêu chuẩn sau:
- Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 492-2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ - Phần 1: Yêu cầu kỹ thuật chung.
- Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 493-2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ - Phần 2: Yêu cầu về xây dựng.
- Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 494-2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ - Phần 3: Yêu cầu về phân phối và sử dụng khí.
- Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 495-2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ - Phần 4: Tiêu chuẩn kiểm tra và nghiệm thu.
- Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 496-2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ - Phần 5: Yêu cầu vận hành và bảo dƣỡng.
- Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 497-2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ - Phần 6: Yêu cầu về an tồn.
- Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 498-2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ - Phần 7: Danh mục các thơng số và đặc tính kỹ thuật cơ bản.
- Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 499 - 2002: Cơng trình khí sinh học nhỏ - Phần 8: Thiết kế mẫu.