133 Theo khảo sát của các nhà khoa học thì ước tính lượng phân gia súc thải ra hàng năm ở nước ta có tới trên 60 triệu tấn. Chính khối lượng chất thải này hiện đang tác động rất xấu đến môi trường, sức khỏe cộng đồng bởi các hợp chất chứa nitơ, photpho, sulfua hydro và các nguồn vi sinh truyền bệnh cho người và gia súc. Việc ứng dụng rộng rãi công nghệ biogas để xử lý chất thải chăn nuôi đồng thời thu khí sinh học phục vụ nhu cầu chất đốt cho sinh hoạt là việc đáng khuyến khích. Thực ra, khí sinh học đã được con người biết đến cách đây trên 100 năm, ứng dụng trong đời sống còn rất chậm. Một vài thập kỷ gần đây, ở những nước công nghiệp phát triển các chất phế thải hữu cơ ngày càng nhiều gây nên tình trạng ô nhiễm môi trường vô cùng nghiêm trọng. Để khắc phục người ta bắt đầu nghiên cứu ứng dụng công nghệ vi sinh yếm khí trong xử lý các chất phế thải, kết quả thật khả quan. Cũng trong thời gian đó, ở một số nước đang phát triển như Ân Độ, Trung Quốc bắt đầu chú trọng nghiên cứu ứng dụng công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi với 3 mục tiêu: - Giảm ô nhiễm môi trường. - Tạo nguồn năng lượng mới cho nhu cầu sinh hoạt. - Tăng hiệu quả sử dụng phân bón cho nông nghiệp. Như vậy, công nghệ biogas xử lý chất thải chăn nuôi có ý nghĩa kinh tế và xã hội vô cùng to lớn. Bởi thế từ những năm 1980-1990 ở khá nhiều nước trên thế giới, công nghệ này được phát triển rất nhanh. Điển hình như ở Trung Quốc cho đến nay đã có trên 7 triệu nông hộ ứng dụng bể ủ khí sinh học thu chất đốt phục vụ sinh hoạt và đã sản xuất trên 2 tỷ mét khối khí đốt trong mỗi năm, đồng thời giảm đáng kể ô nhiễm môi trường. 134 Ở nước ta từ những năm cuối thập kỷ 70 và đầu thập kỷ 80 đã từng rộ lên phòng trào phát triển bể ủ khí biogas trong cả nông thôn và thành thị. Những năm gần đây chăn nuôi phát triển nhu cầu lắp đặt hệ thống biogas làm sạch môi trường ngày càng bức xúc. Được các dự án hỗ trợ hàng vạn hầm biogas được xây và hàng vạn túi Plastic đã được lắp đặt và đã đưa lại những hiệu quả tốt cho sinh hoạt và môi trường. Bên cạnh những thành công cũng có một số hầm biogas tuổi thọ không cao do kỹ thuật và vật liệu xây dựng chưa đảm bảo nhưng điều đáng nói nhất đó là nhiều chủ hộ không nắm vững kỹ thuật sử dụng, nạp phân tuỳ tiện dẫn đến việc lên men sinh khí bị ngưng trệ. Điều này cho thấy công việc chuyển giao kỹ thuật cho nông dân cần làm kỹ hơn. II. CÁC LOẠI HÌNH BIOGAS ĐÃ ÁP DỤNG TẠI VIỆT NAM Trong thực tế, ở nước ta đã có nhiều loại mô hình biogas được triển khai xây dựng, mô phỏng các mẫu chế tạo của Trung Quốc và Ấn Độ như: + Loại hệ thống phân huỷ xây bằng gạch xi-măng cát vàng, dung tích 5-8m 3 , không có bể điều áp. + Loại hệ thống phân huỷ cấu trúc bằng chất liệu cao su dung tích 3-6 m 3 , được đặt trong rãnh đất. + Loại bể phân huỷ được làm bằng vật liệu hỗn hợp nhựa PVC và PE dung tích 8-10m 3 . + Loại bể phân huỷ có đáy và tum bằng bê tông cốt thép thành bể được xây bằng gạch xi măng cát vàng có bể điều áp. Các loại bể phân hủy này có ưu điểm chung là: 135 - Xử lý được hầu hết các chất hữu cơ có nguồn gốc động, thực vật, giữ sạch nguồn nước ngầm, hạn chế nguồn vi khuẩn gây bệnh cho người và gia súc, bảo vệ môi trường sinh thái. - Hệ thống được cấu tạo liên hoàn, khép kín tự động điều tiết nạp và xả, lợi dụng được khả năng phân huỷ của vi sinh vật sẵn có trong tự nhiên nên đã hạn chế được chi phí xử lý chất thải. - Nguồn khí sinh học hình thành trong hệ thống phân huỷ có thành phần chủ yếu là Methan (60-70%), khi đốt cho nhiệt trị khá cao (5000-6000 KCal/m 3 ) - Kỹ thuật và vật liệu thi công xây dựng hệ thống biogas không lệ thuộc nước ngoài. - Cấu trúc hệ thống phân huỷ bằng bê-tông cốt thép nên khá bền vững (20-30 năm). - Hệ thống nạp và thải được thiết kế liên hoàn và tự động nên vận hành đơn giản, người công nhân chỉ việc rửa chuồng trại bằng nước, lập tức các chất thải được nạp vào hệ thống phân huỷ chính. III. NGUYÊN LÝ VÀ QUÁ TRÌNH PHÂN HUỶ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ SẢN SINH KHÍ METHANE. Quá trình lên men phân huỷ chất thải chăn nuôi trong điều kiện yếm khí diễn ra qua 3 giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: là giai đoạn hoá lỏng phân gia súc và chất thải chăn nuôi. Vi sinh vật thủy phân chất rắn thành các phần tử hoà tan. - Giai đoạn 2: Các vi sinh vật sử dụng các chất được phân huỷ ở giai đoạn 1 để tạo thành các axít béo mạch dài cũng như hình 136 thành khí H2 và CO2. Phân gia súc chứa nhiều chất xơ cũng như các chất thải chăn nuôi như rau, cỏ thức ăn thừa của gia súc hay một phần rơm rạ, thân cây ngô già, bèo tây đều có thể được vi sinh vật yếm khí phân huỷ thành axít hữu cơ kể trên. - Giai đoạn 3: là giai đoạn sản sinh khí methan. Nhờ hệ vi sinh vật yếm khí biến các hợp chất đã được phân huỷ ở giai đoạn 2 thành khí đốt methan (CH4), hydro (H2), dioxit cacbon (CO2), axít mạch ngắn dễ bay hơi, ammoniac (NH3) Các chất khoáng chứa trong phân gia súc được giải phóng biến thành muối vô cơ dễ hấp thu cho cây trồng. Như vậy các chất hữu cơ trong phân gia súc cũng như rau cỏ, thức ăn thừa đã được biến thành những hợp chất đơn giản không gây ô nhiễm môi trường. Theo hầu hết các tài liệu trong và ngoài nước, quá trình lên men tạo khí methan còn làm ung phần lớn trứng giun, sán, cũng như tiêu diệt nhiều mầm bệnh cho gia súc. Nước thải từ bể biogas có thể được sử dụng để tưới cho cây trồng, nuôi cá mà không làm ô nhiễm môi trường không khí và nguồn nước. 137 Sơ đồ của quá trình phân giải vi sinh vật trong hầm biogas Lên men giai đoạn 1 IV. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN VÀ SINH KHÍ METHAN TRONG HỆ THỐNG BIOGAS + Nhiệt độ: Polysaccharit Protein Ch ấ t béo Saccharit Axit amin, peptit Axit béo, Glycerol Axit acetic, H 2 , CO 2 (formic axit) Axit acetic, propopionic, butyric, lactic L ên men giai đoạn 2 Lên men giai đoạn 3 CH 4 + CO 2 +H 2 O 138 Vi khuẩn sinh khí methan bị ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ bên ngoài, nhiệt độ lý tưởng cho quá trình lên men là 35 độ C, nhiệt độ thấp quá trình sinh khí giảm, thậm chí ngưng hẳn (thấp hơn 10 độC). Vi khuẩn sinh khí methan cũng rất mẫn cảm với nhiệt độ lên xuống thất thường. Bảng 20. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình sinh khí Nhiệt độ (0C) Lượng khí sinh ra (m 3 /m 3 dịch liệu /ngày) Lượng khí CH4 (m 3 /m 3 dịch liệu/ngày) Tỷ lệ CH4 (%) 4,0 0,109 0,081 73,9 7,3 0,192 0,137 71,7 13,5 0,364 0,268 73,8 17,8 0,600 0,441 73,5 23,3 0,989 0,688 69,6 25,9 1,325 0,934 70,4 + Thời gian ủ và số lượng vi sinh vật sinh khí methan Thời gian ủ trung bình từ 20-60 ngày, tuy nhiên còn phụ thuộc vào nhiệt độ càng cao vi sinh vật phát triển càng nhanh. Nếu trong quá trình ủ vi sinh vật không phát triển thì cần phải kiểm tra lại nguyên liệu, hoặc bổ sung vi sinh vật (có sẵn trong tự nhiên). + Tỷ lệ C/N (Cacbon/Nitơ) Tỷ số C/N trong nguyên liệu sinh khí biểu hiện tỷ lệ của 2 nguyên tố: Carbon dưới dạng carbonhydrate và nitơ dưới dạng protein, nitrat, amoniac là những chất dinh dưỡng chính của vi khuẩn yếm khí. Các nghiên cứu cho thấy tỷ lệ C/N vào khoảng 139 25/1- 30/1 cho phép sự phân huỷ tiến hành thuận lợi nhất nếu có điều kiện thích hợp khác kèm theo. + Độ pH và các độc tố Trong quá trình lên men yếm khí độ pH môi trường thường trung tính, đầu vào thường từ 6,8- 7,2 và đầu ra từ 7,0-7,5. Ngoài ra các độc tố có trong nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến lượng khí sinh ra ví dụ: các thuốc trừ sâu, nước xà phòng, thuốc tẩy, nước vôi làm cho số lương vi sinh vật giảm đi nhanh chóng. V. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU CHO BỂ Ủ KHÍ METHANE Trong quá trình hoạt động của vi sinh vật yếm khí sinh methan, các vi sinh vật đòi hỏi dinh dưỡng và năng lượng để hoạt động bao gồm cho sinh trưởng, sinh sản và trao đổi chất một cách, liên tục, cho nên đảm bảo nguồn năng lượng phong phú là cơ sở của việc sinh khí. Nhưng phải biết đặc tính từng loại nguyên liệu để lựa chọn công nghệ, tính toán tỷ lệ C/N và nồng độ dịch nguyên liệu phù hợp. Căn cứ vào thành phần hoá học có thể phân ra loại nguyên liệu giàu đạm (N) như các loại phân, nước giải, loại này hạt nguyên liệu bé gồm nhiều hợp chất phân tử thấp, hàm lượng N cao, thường tỷ lệ C/N thấp hơn 25/1. Loại này khi sử dụng không cần phải xử lý sơ bộ, tốc độ phân giải nhanh, chu kỳ phân giải ngắn, sinh khí nhanh, nhưng tổng lượng sinh khí trên đơn vị khối lượng khô của nguyên liệu thấp. Loại nguyên liệu giàu cacbon, chủ yếu là thân cây trồng, hàm lượng cacbon rất cao, thường là chất xơ. Tốc độ phân huỷ chậm, chu kỳ phân giải dài, tổng lượng sinh khí trên đơn vị nguyên liệu cao. Loại nguyên 140 liệu này trước khi cho vào bể ủ cần phải tiến hành xử lý sơ bộ như cắt hoặc đập vụn, hoặc ủ trước một thời gian. Bảng 21. Thành phần cacbon và nitơ của một số nguyên liệu (số liệu tham khảo) Nguyên liệu % C % N Tỷ lệ C /N Rơm rạ khô 42 0,63 67/1 Thân cây ngô 40 0,75 53/1 Lá cây 41 1,00 41/1 Thân cây đậu 41 1,30 21/1 Cỏ dại 14 0,50 26/1 Thân cây lạc 11 0,59 19/1 Phân trâu bò tươi 7,3 0,29 25/1 Phân lợn tươi 7,8 0,60 13/1 Phân người 2,5 0,85 2,9/1 Phân ngựa 10 0,42 24/1 Phân dê 16 0,55 29/1 Dựa theo số liệu trên có thể tính toán phối liệu để đảm bảo tỷ lệ C/N theo yêu cầu. Ví dụ để có tỷ lệ phối liệu C/N là 25/1 và nếu đã có 2 loại nguyên liệu: 10kg phân người, 100kg phân lợn thì cần phải dùng bao nhiêu kg rơm rạ để phối hợp ? Cách tính như sau: - Trong 10kg phân người có hàm lượng C = 10kg  0,025 - Trong 10kg phân người có hàm lượng N= 10kg  0,0085 - Trong 100kg phân lợn có hàm lượng C = 100kg  0,078 141 - Trong 100kg phân lợn có hàm lượng N = 100kg  0,006 - Trong X kg rơm rạ có hàm lượng C = Xkg  0,42 - Trong X kg rơm rạ có hàm lượng N = Xkg  0,0063 Ta có tỷ số như sau: 25/1 = (0,25 + 7,8 + 0,42X)/(0,085 + 0,6 + 0,0063X) Giải phương trình trên tìm được X = 34,57kg lấy số tròn là 35kg rơm rạ. Ngoài xác định tỷ lệ C/N ra còn cần phải tính nồng độ dịch nguyên liệu, đối với ủ vi sinh yếm khí lỏng, nồng độ của dịch nguyên liệu có vai trò quan trọng đối với hiệu quả sinh khí. Với đặc điểm nguyên liệu của nông thôn nên chọn trong phạm vi từ 6% đén 10% tỷ lệ chất khô so với tổng số dung dịch. Mùa hè nhiệt độ môi trường cao, tốc độ phân giải nhanh nên dùng tỷ lệ thấp, mùa đông nhiệt độ môi trường thấp, tốc độ phân giải chậm nên dùng tỷ lệ cao. Để có tư liệu làm cơ sở tính nồng độ, dưới đây xin giới thiệu trị số hàm lượng chất khô của một số nguyên liệu phổ thông (số liệu tham khảo). Bảng 22. Hàm lượng chất khô của một số nguyên liệu Nguyên liệu % chất khô % hàm lượng nước Rơm rạ khô 83 17 Thân cây ngô khô 80 20 Cỏ tươi 24 76 Phân người tươi 20 80 Phân lợn tươi 18 82 Phân trâu bò tươi 17 83 142 VI. DÙNG KHÍ METHANE ĐUN NẤU, THẮP SÁNG, SẤY NÔNG PHẨM Như chúng ta đã biết trong khí của bể ủ vi sinh yếm khí lượng khí methan và các loại khí cháy được chỉ chiếm khoảng 60-65% trong đó tuyệt đại bộ phận là khí methan. Muốn sử dụng có hiệu quả loại khí này trước hết cần hiểu rõ đặc tính cháy của khí sinh học. Các loại khí cháy được trong điều kiện nhất định, tiếp xúc với ôxy sẽ xẩy ra qúa trình ôxy hoá mãnh liệt phát ra ánh sáng và nhiệt lượng. Điều kiện để cháy là phải có đủ lượng ôxy được trộn đều, đạt điểm nhiệt độ bốc cháy (650-750 độ C), lượng khí đốt được cấp liên tục với tốc độ nhỏ hơn tốc độ cháy. Sau khi cháy ổn định, áp suất khí phải lớn hơn 8cm cột nước. Công thức của phản ứng cháy là: CH 4 + 2O 2  CO 2 + nhiệt lượng (kcal) Một hiện tượng nổi bật của sự cháy khí methan là hiện tượng mất lửa, khi tốc độ cấp khí lớn hơn tốc độ cháy sẽ xẩy ra hiện tượng chân ngọn lửa rời khỏi miệng lỗ cháy, tốc độ thoát khi càng lớn chân ngọn lửa càng xa miệng lỗ đốt cho đến khi tắt hẳn. Mỗi loại khí cháy đều có tốc độ cháy riêng, khí methan là loại khí có tốc độ cháy chậm, trong hỗn hợp khí của bể biogas còn có những loại khí trơ như CO2 chiếm tới trên 30% cho nên tốc độ cháy của khí sinh học thấp hơn. Vì vậy, muốn sử dụng được loại khí này có hiệu quả cần thiết kế riêng các dụng cụ sử dụng nó như bếp, đèn, lò sấy 143 Trong cuộc sống khí sinh học dùng trong phạm vi đốt cháy có hai dạng, dạng đốt cháy phát sáng và loại không phát sáng Loại cháy phát sáng có hai kiểu, kiểu cháy khuyếch tán và kiểu cháy hỗn hợp khí trời 1. Loại cháy phát sáng a/ Kiểu cháy khuyếch tán, là trường hợp khí sinh học cháy không được hoà trộn đều với không khí, do vậy khi cháy tỷ lệ ôxy được cung cấp ít, không đủ cho nhu cầu cháy hoàn toàn nên tốc độ cháy rất chậm, cháy không hết, nhiệt lượng phát ra kém, lượng khí độc CO sinh ra nhiều, đây là kiểu sử dụng khí sinh học lạc hậu từ xưa với những kiểu bếp đơn giản, thiếu khoa học. Kiểu bếp này hiệu suất nhiệt thấp, nhiệt độ bếp thấp, ngọn lửa đỏ, có khói, lượng khí CO nhiều hại sức khỏe, tuyệt đối không nên dùng kiểu bếp này. b/ Kiểu cháy hỗn hợp với khí trời, dùng khí sinh học để đun bếp kiểu này do nhà vật lý người Đức Bunsen R.W phát minh từ thế kỷ 19, đây là kiểu bếp mà khí sinh học được trộn với khí trời hai lần, lần thứ nhất trước khi cháy được trộn với không khí có hệ số gần bằng 0,9 (trộn với không khí có đủ lượng ôxy cho sự cháy có hệ số bằng 1). Lần thứ hai là trong khi cháy không khí sẽ cung cấp ôxy cho hỗn hợp ở bề mặt ngoài ngọn lửa. Do được cung cấp đủ và trộn đều với ôxy nên quá trình cháy xảy ra tương đối hầu như toàn bộ, ngọn lửa ngắn, nhiệt lượng cao, nhiệt độ của bếp có thể lên tới 1100 độ C, hiệu suất nhiệt cao. Đây là loại bếp phổ cập cho nông thôn sử dụng khí sinh học để đun nấu, có đầy đủ các thông số kỹ thuật tính toán thiết kế chế tạo. Dựa theo cơ sở đó các nhà sản xuất đưa ra các loại bếp tuỳ theo yêu cầu sử dụng, có loại bếp rất phù hợp với nông 144 thôn nước ta có phụ tải nhiệt là 2400 kcal (cho gia đình 5-6 nhân khẩu), làm việc được trong phạm vi áp suất khí giao động từ 0,3- 80cm cột nước, như vậy khi hệ thống biogas rất ít khí, áp suất rất thấp bếp vẫn có thể làm việc được ổn định, hiệu suất nhiệt đạt khá cao (61-62%), lượng khí CO trong phế thải chỉ có 0,049% (tiêu chuẩn vệ sinh cho phép <0,10%). Đây là loại bếp chúng tôi đã lựa chọn mẫu của các nước thấy có nhiều ưu điểm nên được phổ biến ở nước ta. 2. Loại cháy không phát sáng, đây là kiểu phản ứng ôxy hoá triệt để giữa khí bể ủ với không khí, toàn bộ lượng ôxy cần thiết được trộn đều với khí đốt trước khi cháy, hệ số trộng không khí với khí đốt là 1, thời gian cháy cũng là thời gian phản ứng hoá học nên tốc độ rất nhanh, quá trình ôxy hoá triệt để, hiệu suất nhiệt cao, nhiệt độ cao, phát sinh tia hồng ngoại có năng lực bức xạ mạnh, kiểu này rất thích hợp cho sấy nông phẩm. Dựa theo nguyên lý này thiết kế chế tạo ra các loại lò sấy tia hồng ngoại không những có thể sấy nông phẩm mà còn dùng để nung đồ gốm sứ, gạch ngói Ngoài việc dùng khí bể ủ để đun nấu, sấy ra còn dùng để đốt đèn chiếu sáng, áp dụng nguyên lý cháy hỗn hợp khí trời, dùng kiểu đèn mang sông để thắp sáng. Khí đốt trước khi thoát khỏi miệng đốt cũng đã được hỗn hợp với không khí lần một như kiểu bếp đã nêu trên và phần ít không khí sẽ được hỗn hợp ở bề mặt ngọn lửa khi cháy. áp suất khí cần thiết là 20cm cột nước, phụ tải nhiệt là 400 Kcal/giờ, mỗi giờ chi phí 0,08m 3 khí, độ sáng tương đương với bóng đèn 60w. VII. LỢI ÍCH SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC 145 + Cung cấp chất đốt phục vụ sinh hoạt: Ở nông thôn sinh hoạt trung bình của gia đình 5 nhân khẩu mỗi ngày cần 1,2-1,5 mét khối khi đốt, như vậy cần 1,5-2 mét khối dịch liệu ủ là cung cấp đủ chất đốt phục vụ sinh hoạt cho gia đình. Nếu nồng độ dịch liệu là 6% thì cần khối lượng phân 300-600kg sử dụng liên tục trong 20 ngày (bình quân 15-30kg/ngày), nếu nồng độ 10% cần khối lượng phân khoảng 500-1000kg (bình quân ngày cần lượng phân là 25-50kg). Qua số liệu trên cho thấy nếu trong điều kiện phân hủy vi sinh yếm khí tốt chỉ cần nuôi khoảng 5 con lợn là đủ phân cung cấp cho bể ủ để có đủ khí đốt. Trong điều kiện tác động của vi sinh kém, như nhiệt độ không khí thấp hệ số sinh khí thấp cần tới 50kg phân/ngày, phải nuôi tối thiểu trên 10 đầu lợn. Khí đốt ngoài việc dùng để đun nấu còn dùng để thắp sáng theo kiểu đèn măng sông, đối với những vùng núi, vùng sâu, vùng xa, điện lưới chưa thể kéo tới được thì việc ủ khí để đốt đèn lại càng có ý nghĩa rất lớn. + Hiệu quả diệt vi khuẩn gây bệnh trong phân qua ủ yếm khí: Qua số liệu của nước ngoài, phân gia súc qua ủ vi sinh yếm khi cho hiệu quả diệt ký sinh trùng và vi khuẩn gây bệnh như sau: - Trứng sán hút máu, với thời tiết mùa hè trong vòng 7 ngày và mùa đông khoảng 15-22 ngày 100% trứng sán bị chết. - Trứng giun móc, số liệu theo dõi cho thấy sau 1 tháng diệt được 90%, sau 2 tháng diệt được 99% và sau 3 tháng diệt hết 100%. - Trứng giun đũa sau 100 ngày diệt được 53%, qua 8-12 tháng diệt được trên 87%. 146 Như trên cho kết quả rất khả quan đối với việc phòng tránh vi khuẩn gây bệnh trong phân, đồng thời phân đưa vào bể ủ tránh được hôi thối gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước có tác dụng rất quan trọng trong việc đảm bảo nước sạch cho nông thôn. + Hiệu quả dinh dưỡng cho cây trồng: qua số liệu của nước ngoài phân tích so sánh phân qua bể ủ 1 tháng với cách ủ phân đắp đống theo kiểu truyền thống cho thấy: phân qua bể ủ khí tỷ lệ N tổn thất thấp hơn phương pháp ủ truyền thống và tỷ lệ N để hấp thụ tăng lên. Kết quả mẫu thí nghiệm phân lợn + phân bò + rơm rạ, tỷ lệ 1: 1. Tổng N chiếm tỷ lệ 1,95% so với 23,78 gam, trong đó N hữu hiệu 3,4 gam. Qua ủ phân kiểu truyền thống N toàn phần còn 18,5 gam, tỷ lệ tổn thất 29,8%, N hữu hiệu 0,94 gam chiếm 5% N tổng số. Qua ủ vi sinh yếm khí N toàn phần còn 22,68 gam, tỷ lệ tổn thất 4,35%, N hữu hiệu là 12,03 gam chiếm 50,3% tổng N. Phân ủ vi sinh yếm khí bao gồm nước và bã, nước là loại phân có nhiều chất dinh dưỡng hoàn tan dùng để bón thúc rất tốt, bã là loại phân giàu dinh dưỡng toàn diện vừa làm phân bón lót, vừa bón thúc hiệu quả rất cao không những tăng năng suất cây trồng mà còn có tác dụng cải tạo và bòi dưỡng đất. Theo tài liệu theo dõi của tỉnh Tứ Xuyên - Trung Quốc dùng phân qua bể biogas cho lúa nước tăng năng suất từ 9-18%, cho ngô tăng từ 8-18%, cho khoai lang tăng 13%, cho bông tăng từ 8-26%, tuỳ theo thổ nhưỡng khác nhau mà độ tăng năng suất có khác nhau, ngoài ra sau khi dùng phân qua ủ yếm khí đều làm tăng hàm lượng NPK trong đất so với đất bón phân theo kiểu ủ truyền thống. Nhiều vùng phong trào VAC được phát triển rất mạnh, trong mỗi gia đình số lượng đầu vật nuôi tăng lại có ao nuôi cá, đưa 147 công nghệ biogas xử lý các phế thải chăn nuôi và sinh hoạt càng làm tăng hiệu quả của VAC, chống được ô nhiễm môi trường, vệ sinh được thức ăn cho cá, có phân bón tốt cho cây, tạo được nguồn chất đốt rất văn minh và thuận lợi, thực là một mô hình sử dụng hợp lý và khoa học các nguồn nguyên liệu thiên nhiên, một môi trường sống văn minh, sạch đẹp. Đối với những vùng nông thông có phát triển nghề chế biến nông sản tập trung cao như làm bún, bánh đa, miến, xát bột trong nước thải chứa rất nhiều chất hữu cơ gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường không khí và nguồn nước. Tại đây nếu áp dụng công nghệ biogas để xử lý chất thải sẽ mang lại hiệu quả kinh tế lớn không những giữ sạch môi trường sống mà còn đem lại nguồn chất đốt phục vụ đời sống sinh hoạt. VIII. QUI TRÌNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG SINH KHÍ BIOGAS. 1. Khái quát về cấu tạo hệ thống biogas: Hệ thống phân huỷ biogas được cấu tạo gồm 4 phần: Hệ thống phân huỷ chính: Là nơi diễn ra quá trình phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ chứa trong phân và nước tiểu. Bể phân huỷ chính thường có dung tích lớn, nhỏ tuỳ thuộc quy mô chăn nuôi của từng trang trại (thông thường từ 10-30m 3 ) được cấu tạo phần đáy bằng xi măng cốt thép có hình lòng chảo; phần thân của hệ thống phân huỷ có hình khối trụ được cấu trúc bằng bê-tông cốt thép hoặc xây bằng gạch xi măng cát vàng; phần tum có dạng hình chỏm cầu, được cấu trúc bằng xi măng cốt thép, phía trên có nắp bán cố định. 148 Hệ thống điều áp: có cấu tạo đáy là bê tông cốt thép, thành được xây bằng gạch xi măng cát vàng hình khối trụ, phía trên có nắp đậy. Vai trò của bể điều áp là đảm bảo áp lực khí cần thiết trong hệ thống phân huỷ chính đồng thời đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống. Hệ thống đường ống dẫn khí: được cấu tạo bằng các ống nhựa PVC  21 có chức năng truyền tải khí đốt sinh học từ hệ thống phân huỷ chính đến các thiết bị tiêu thụ khí sinh học. Thiết bị đo áp lực khí: là một ống nhựa mềm màu trắng dài 2m được uốn thành hình chữ U, bên trong chứa nước sạch, một đầu treo tự do, đầu kia được nối thông với đường ống dẫn khí từ hệ thống phân hủy đến thiết bị sử dụng khí sinh học. Thiết bị sử dụng khí sinh học: là những bếp đun (bếp công nghiệp hoặc bếp gia công) hoặc các thiết bị dùng thắp sáng; thiết bị sấy nguyên liệu; thiết bị sưởi ấm 2. Qui trình xây dựng hệ thống sinh khí biogas. a. Lựa chọn địa điểm xây dựng. - Đủ diện tích mặt bằng cần thiết để thi công - Gần chuồng nhốt bò. - Có điều kiện thuận lợi để lắp đặt đường tải khí sinh học đến nơi sử dụng. - Tiện lợi cho chế biến sử dụng bã thải, nước thải sau phân hủy. - Cách càng xa giếng nước sinh hoạt càng tốt. b. Chuẩn bị vật liệu: 149 Gạch đặc loại 1; Cát vàng, Cát đen đã sàng sạch; Đá 1,2 (thường dùng để đổ bê tông mái nhà); Xi măng; Sắt 6 và dây thép buộc loại 1ly; 2 ống nhựa PVC 200 dài 1,2-1,5m; Van và đường ống dẫn khí 21 (có thể dùng chất liệu nhựa PVC Tiền phong) dùng tải khí sinh học từ hệ thống phân hủy chính đến nơi đặt thiết bị sử dụng khí sinh học; Đoạn ống kẽm 15 dài 50 cm (có 1 đầu gen) dùng lắp và nắp tum để tải khí sinh học đến thiết bị; Đoạn ti-ô nhựa mềm, trắng dài 2m. c. Thi công hệ thống biogas. + Hệ thống phân hủy chính. là bộ phận quan trọng nhất để tạo khi methan. Cấu tạo hệ thống phải đảm bảo các yêu cầu thông số kỹ thuật như hệ số sinh khí cao, sử dụng được khi sinh ra, đảm bảo vệ sinh và bảo vệ môi trường, thuận lợi thao tác, đồng thời chi phí vừa phải. Nguồn dịch thải gồm bã và nước thải sau phân hủy có hiệu quả sử dụng cao, diệt được các vi khuẩn và ký sinh trùng trong phân Cho nên lựa chọn và thiết kế bể biogas phải trên cơ sở khoa học và khả năng thực tiễn của người sử dụng và vùng thiên nhiên sử dụng. Bể biogas có nhiều kiểu loại, căn cứ theo phương pháp tích khí người ta phân thành 3 loại: loại thủy áp, loại chụp khí, loại túi khí. Trong 3 loại trên, loại thủy áp tương đối phổ biến, loại này gồm 3 bộ phần, bể ủ, miệng nạp liệu và bể xả (được gọi là bể thủy áp). Hệ thống phân hủy chính gồm 2 phần, phần chứa dịch phân hủy (là nơi diễn ra quá trình phân hủy vi sinh yếm khi tạo khí sinh học), phần chứa khí nằm phía trên mặt dịch liệu. Do lượng khí được tạo ra hàng ngày tích tụ lại dẫn đến ép mặt dịch liệu xuống và đẩy ra phía miệng nạp và thoát liệu cho tới lúc cân bằng áp suất khí trong bể với cột nước trong bể thủy áp. Như vậy muốn tạo áp 150 suất và khống chế áp suất khi trong hệ thống phân hủy chính phải dựa vào cấu trúc, kích thước của bể thủy áp. Khi khí được sử dụng áp suất giảm đi mức nước trong bể thủy áp sẽ tụt xuống và vì vậy khi đã lựa chọn được thể tích của bể thủy áp thì chiều cao của bể thủy áp sẽ khống chế áp suất của khí. Loại thủy áp là loại phổ biến nhất có các hình dạng khác nhau như hình trụ, hình cầu, hình bầu dục, nhưng hình trụ thường áp dụng rộng rãi, xây dựng bằng bê tông, bằng gạch, đá Các cỡ dung tích bể phân hủy phổ biến trong nông thôn là 6 đến 10 mét khối. Hiện nay việc xây dựng hố biogas phổ biến áp dụng mô hình, quy cách của Viện năng lượng được Bộ Nông Nghiệp và PTNT khuyến cáo. Từ 2003 đến nay, dự án “ Chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt nam “ được tiến hành trên 25 tỉnh, với sự hỗ trợ của Hà Lan. Kinh phí của dự án một phần do gia đình nông dân, một phần do kinh phí nhà nước và khoảng 20% là kinh phí hỗ trợ của Hà Lan. Tính đến nay khoảng 75.000 hố biogas đã được xây dựng và dự án sẽ còn tiếp tục đến 2010. Được biết trong chương trình an toàn nông sản của Bộ Nông Nghiệp & PTNT có một hợp phần xây dựng hố biogas cho chăn nuôi để cải tiến môi trường và sử dụng chất đốt sạch. Ngưỡng xả B ể đ i ề u C ử a n ạ p Van t ng N ắ p tum 151 Chương 7 MÔ HÌNH KẾT HỢP VƯỜN - AO - CHUỒNG (VAC) VÀ XOÁ ĐÓI GIẢM NGHÈO I. TÌNH HÌNH ĐÓI NGHÈO VÀ CÔNG CUỘC XÓA ĐÓI GIẢM NGHÈO Dưới áp lực của đà tăng dân số trên toàn cầu, hàng loạt thay đổi đang diễn ra không những đối với thiên nhiên, xã hội, mà còn dẫn đến những thay đổi công nghệ của các ngành kinh tế, trong đó có ngành chăn nuôi. Sự phát triển đang làm tăng thêm chênh lệch giữa người giàu, người nghèo, giữa nước giàu, nước nghèo. Theo ước tính của FAO thì trong vòng 30 năm tới, với số người làm nông nghiệp hầu như không tăng, người ta phải sản xuất đủ lương thực và thực phẩm cho thêm 2 tỉ người ở thành thị (J. Otte,2002). Đất nước ta đang đẩy mạnh quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá. Sự phát triển bao giờ cũng đem lại vận may và cả rủi ro cho các bộ phận cộng đồng, do năng lực thích nghi của họ khác nhau. Bộ phận người nghèo luôn luôn là đối tượng dễ bị tổn thương, phải được đặc biệt quan tâm. Do tư liệu sản xuất nghèo nàn, thiếu vốn, thiếu kiến thức để tiếp cận khoa học kỹ thuật và thị trường những người nghèo sẽ rơi vào tình trạng bất lợi khi phải cạnh tranh trong cơ chế thị trường. Nhất là hiện nay khi ta đang phải đối mặt với khu vực hoá và toàn cầu hoá thì mâu thuẫn này càng nổi lên gay gắt. 152 Theo công bố của chương trình xoá đói giảm nghèo của Việt Nam thì đến năm 2000 tỷ lệ hộ nghèo ở nước ta là 32% nếu tính theo chuẩn nghèo quốc tế, hoặc là 17,2% tính theo tiêu chuẩn nghèo của Việt Nam. Mặc dù so với năm 1990 tỷ lệ hộ nghèo đã giảm đi một nửa nhưng cho đến 2000 vẫn còn 2,8 triệu hộ nghèo trên toàn quốc. Đáng chú ý là trong số đó thì 90,5% hộ nghèo là thuộc nông thôn và chỉ có 9,5% là thuộc khu vực thành thị. Theo công bố mới nhất thì tỷ lệ hộ nghèo ở Việt Nam năm 2005 vẫn còn 19,7% tính theo chuẩn quốc tế. Đây là một thành công lớn của nước ta được quốc tế đánh giá rất cao vì đã hoàn thành trước 10 năm chỉ tiêu giảm một nửa số người nghèo cho đến năm 2015 của Liên hiệp quốc. Bảng 23. Tỷ lệ hộ nghèo đói ở nông thôn và thành thị Số hộ nghèo Tỷ lệ hộ nghèo (%) Tổng số hộ nghèo 2,800.000 100 Nông thôn 2,535.000 90,5 Trong đó: - Nông thôn miền núi 785.000 28,0 - Nông thôn đồng bằng 1,750.000 62,5 - Thành thị 265.000 9,5 Nguồn: Chiến lược toàn cục về phát triển và xoá đói giảm nghèo VN-2002 - Cũng cần nhấn mạnh một điểm nữa đó là đại bộ phận dân số nước ta vẫn là dân nông nghiệp (trên 70%). Và theo dự báo thì đến năm 2010 dân số trong ngành nông nghiệp sẽ vẫn chiếm trên 50%. Đại đa số các hộ nông dân là người sản xuất nhỏ (tiểu nông). Số nông dân giàu (chủ trang trại) mới chiếm một tỷ lệ rất khiêm tốn, [...]... trợ người nghèo ở nông thôn vì nó liên quan đến cuộc sống ở nông thôn và ổn định xã hội - điều kiện tiên quyết của công nghiệp hóa và hiện đại hóa Ở các nước đang phát triển, nông thôn là nơi có số người nghèo đông nhất, nông dân sống dựa chủ yếu vào chăn nuôi Từ đó có thể thấy: II VAI TRÒ CỦA CHĂN NUÔI TRONG XOÁ ĐÓI GIẢM NGHÈO - Chăn nuôi là một bộ phận quan trọng trong hệ thống nông nghiệp Nó không... động lực quan 153 - Ngành chăn nuôi là một trong những lựa chọn đầu tiên để phát triển nông thôn và xóa đói giảm nghèo - Tình hình tăng dân số và phát triển của thị trường thành thị ngày càng kích thích ngành chăn nuôi phát triển - Những chính sách phát triển gần đây của các nước thường chú trọng vào việc nhập thức ăn rẻ từ bên ngoài đã dẫn đến hàng loạt vấn đề đối với vật nuôi, môi trường và cả các... đến đời sống của các cộng đồng địa phương Tỷ trọng chăn nuôi trong tổng giá trị sản phẩm nông nghiệp không cao, thế nhưng đóng góp của nó đối với kinh tế hộ nông nghiệp thật to lớn Tại nhiều vùng, các sản phẩm cây trồng của nhiều hộ thường không được bán trực tiếp ra thị trường mà là thông qua chăn nuôi để tăng giá trị trước khi bán Vì thế thu nhập chăn nuôi đã đóng góp phần lớn số tiền mặt cần cho tiêu... thâm canh cây trồng Trong sự phát triển vượt bậc của cây lúa, cây cà phê, cây cao su, các cây ăn quả khác ở nước ta không thể không nói đến đóng góp của chăn nuôi bởi nó đã cung cấp cho đất trồng một lượng phân hữu cơ quý giá Theo những nghiên cứu gần đây thì giá trị gia tăng của ngành chăn nuôi trên một đơn vị héc ta là cao hơn so với trồng trọt Nhiều bằng chứng cho thấy chăn nuôi có thể là động lực... ăn rẻ từ bên ngoài đã dẫn đến hàng loạt vấn đề đối với vật nuôi, môi trường và cả các vấn đề xã hội - Những người nông dân nhỏ hầu như không có vai trò gì trong các quyết định các chính sách Tóm lại cần thiết phải hỗ trợ mạnh mẽ người nông dân nhỏ phát triển chăn nuôi, nhất là trong quá trình hội nhập giúp họ thoát 154 ...không quá 1% Sự phát triển của trang trại vừa và lớn chắc là không nhanh được bởi nhiều lý do: - Nước ta là nước nông nghiệp, dân số lại rất đông- 84 triệu người - Diện tích đất nông nghiệp quá hẹp, tính ra mỗi đầu người chỉ có 0,1 ha đất canh tác - Thiếu vốn - Thị trường có sức mua thấp, giá cả không ổn định trọng thúc đẩy tăng trưởng, tăng thu nhập cho các hộ nông dân và có ảnh hưởng... thất nghiệp, một vấn đề nhức nhối và dễ gây đổ vỡ, nhà nước phải áp dụng chính sách “hạn điền” nhất là ở đồng bằng và có khuyến khích việc mở rộng trang trại ở mức độ chấp nhận được - Một số đối tượng chăn nuôi như gà vườn, lợn địa phương, lợn lai, dê ,tốn ít vốn, quay vòng nhanh, rất hợp với khả năng của nông dân nghèo vì thế mà phát triển chăn nuôi dễ đạt được hiệu quả xoá đói giảm nghèo Rõ ràng là trong . chủ yếu vào chăn nuôi. Từ đó có thể thấy: - Ngành chăn nuôi là một trong những lựa chọn đầu tiên để phát triển nông thôn và xóa đói giảm nghèo. - Tình hình tăng dân số và phát triển của thị. người nông dân nhỏ hầu như không có vai trò gì trong các quyết định các chính sách. Tóm lại cần thiết phải hỗ trợ mạnh mẽ người nông dân nhỏ phát triển chăn nuôi, nhất là trong quá trình hội. độ tới quá trình sinh khí Nhiệt độ (0C) Lượng khí sinh ra (m 3 /m 3 dịch liệu /ngày) Lượng khí CH4 (m 3 /m 3 dịch liệu/ngày) Tỷ lệ CH4 (%) 4,0 0,109 0,081 73 ,9 7, 3 0,192 0,1 37 71 ,7 13,5