ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ĐỖ THỊ THU HÀ Tên đề tài: ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG HẦM BIOGAS TẠI XÃ NA MAO – HUYỆN ĐẠI TỪ - TỈNH THÁI NGUYÊN VÀ ĐƯA RA CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HẦM BIOGAS KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Khoá : 2010 – 2014 Giảng viên hướng dẫn : ThS. Trần Thị Phả Thái Nguyên, 2014 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ, chỉ bảo hướng dẫn tận tình chu đáo của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè. Trước hết em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa Tài nguyên và Môi Trường đã dạy dỗ, dìu dắt em trong những năm tháng học tập tại trường. Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo,cô giáo trực tiếp hướng dẫn PGS.TS. Đàm Xuân Vận và cô giáo TS.Trần Thị Phả đã ân cần chỉ bảo, tận tình hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn các bác, các cô chú, anh chị đang làm việc tại UBND xã Na Mao và toàn thể nhân dân trong xã đã tận tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực tập tại địa phương. Cuối cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới người thân trong gia đình và bạn bè đã động viên, giúp đỡ em hoàn thành tốt việc học tập, nghiên cứu đề tài trong suốt thời gian vừa qua. Vì thời gian và khả năng có hạn nên khóa luận tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn./. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 28 tháng 4 năm 2014. Sinh viên Đỗ Thị Thu Hà MỤC LỤC Trang PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 1.1.Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Mục tiêu của đề tài 2 1.2.1. Mục tiêu chung 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể 2 1.3. Yêu cầu của đề tài 3 1.4. Ý nghĩa của đề tài 3 1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học 3 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Cơ sở lý luận 4 2.2. Cơ sở khoa học của đề tài nghiên cứu 5 2.2.1. Một số khái niệm 5 2.2.2. Khí sinh học và sự phát triển bền vững 6 2.2.3. Đặc tính và khả năng sản sinh khí biogas 6 2.2.4. Quá trình sản sinh khí sinh học 10 2.2.5 Thành phần, tính chất Biogas 12 2.2.6 Các yếu tố lý h óa ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học 12 2.2.7. Một số kiểu hầm biogas ở Việt Nam 17 2.2.8 Lợi ích của công nghệ biogas 20 2.3. Lịch sử phát triển của Biogas 22 2.3.1 Trên thế giới 22 2.3.2 Tại Việt Nam 23 2.4. Công nghệ Biogas tại Thái Nguyên 25 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 26 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành 26 3.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 26 3.3.1. Nội dung nghiên cứu 26 3.3.2. Phương pháp nghiên cứu 26 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 28 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội xã Na Mao 28 4.1.1. Điều kiện tự nhiên 28 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 30 4.1.3. Đánh giá chung ĐKTN, KT - XH đối với việc phát triển hầm Biogas. 33 4.2 Đánh giá tình hình sử dụng hầm Biogas tại xã Na Mao 35 4.2.1 Điều kiện lắp đặt hầm Biogas tại xã Na Mao 35 4.2.2 Kết quả điều tra tình hình sử dụng biogas 37 4.2.3 Đánh giá hiệu quả về kinh tế - xã hội và môi trường của hầm biogas trên địa bàn xã Na Mao 43 4.3. Đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm Biogas 46 4.3.1 Những vấn đề còn tồn tại khi sử dụng hầm biogas tại xã Na Mao 46 4.3.2 Đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas 47 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 5.1 Kết Luận 51 5.2 Kiến Nghị 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Ước lượng chất thải phát sinh từ động vật 7 Bảng 2.2: Tính chất của chất thải động vật 7 Bảng 2.3: Khối lượng chất thải từ động vật 8 Bảng 2.4: Thành phần CH 4 , CO 2 trong biogas sinh ra từ các hợp chất hữu cơ 9 Bảng 2.5: Sản lượng khí hàng ngày 9 Bảng 2.6 Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại 17 Bảng 4.1 Cơ cấu các loại đất chính tại xã Na Mao năm 2013 29 Bảng 4.2 Tình hình gia tăng dân số giai đoạn 2010 – 2013 30 Bảng 4.3 Cơ cấu lao đông xã Na Mao 31 Bảng 4.4: Diện tích đất nông nghiệp xã Na Mao 33 Bảng 4.5 Lượng chất thải phát sinh trung bình ngày của gia súc 35 Bảng 4.6 Các kiểu hầm biogas được người dân xây dựng 37 Bảng 4.7: Quy mô hầm biogas tại xã Na Mao năm 2014 38 Bảng 4.8: Mục đích sử dụng Biogas tại xã Na Mao 40 Bảng 4.9 Lượng khói trong nhà bếp so với trước 42 Bảng 4.10 So sánh hiệu quả về môi trường giữa hộ sử dụng biogas và hộ không sử dụng biogas 45 Bảng 4.11 Các phương pháp khắc phục sự cố hầm biogas 48 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ Hình 2.1 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT1 18 Hình 2.2 Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT2 18 Hình 2.3 Túi biogas bằng plastic 19 Hình 2.4: Mô hình hầm Biogas trong thực tế (mô hình bể Đức – Thái Lan) . 19 Hình 2.5 Hầm biogas bằng vật liệu composite 20 Hình 4.1. Nguồn tiếp nhận thông tin về biogas của các hộ dân 36 Hình 4.2. Lý do người dân lắp đặt Biogas 37 Hình 4.3. Quy mô hầm Biogas 39 Hình 4.4. Hình thức sử dụng khí biogas 40 Hình 4.5 Loại bếp sử dụng cho biogas 41 Hình 4.6 Thời gian nấu ăn bằng biogas 42 Hình 4.7 Ý nghĩa của hầm biogas đối với môi trường sống 45 DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT VSV : Vi sinh vật VK : Vi khuẩn KT1, KT2 : Kiểu hầm Biogas NN & PTNT : Nông nghiệp và Phát triển nông thôn UBND : Ủy ban nhân dân ĐKTN :Điều kiện tự nhiên KT – XH : Kinh tế - xã hội PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1.Tính cấp thiết của đề tài Trong bối cảnh hiện nay, nguồn năng lượng trên thế giới càng ngày càng cạn kiệt, năng lượng mới tái tạo đã và đang trở thành mối quan tâm không phải của chỉ riêng mỗi quốc gia nào mà trở thành vấn đề toàn cầu. Trước tình hình trên , từ hơn 20 năm qua, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã bắt đầu nghiên cứu để tìm ra nhiều loại năng lượng khác nhau, nhất là năng lượng tái tạo. Một trong những năng lượng gần gũi nhất với chúng ta đó là năng lượng có từ sự phân hủy rác hữu cơ của gia đình và phân chuồng gia súc, gia cầm như trâu, bò, lợn, gà… đó chính là năng lượng khí sinh học hay còn gọi là Biogas. Biogas là nguồn năng lượng sạch đang được ứng dụng nhiều hiện nay, cùng với sự phát triển nhanh của ngành chăn nuôi vấn đề năng lượng đang từng bước được giải quyết. Không những thế, biogas đang là lựa chọn hàng đầu của của các trang trại ,hộ gia đình để giải quyết hầu hết các phế phẩm dư thừa cũng như lượng phân thải của gia súc gia cầm chăn nuôi, đem lại lợi nhuận và làm sạch môi trường xung quanh. Ở nước ta, chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia đã quan tâm và đề cập nhiều đến vấn đề môi trường nông thôn. Nước ta là một trong số các quốc gia đông dân trên thế giới. Nước ta có khoảng 70% dân số sinh sống ở nông thôn, miền núi. Việc đảm bảo nước sinh hoạt và vệ sinh môi trường đang là vấn đề lớn. Tỷ lệ dân số cao trong nông thôn cùng thói quen sử dụng củi đốt, rơm rạ trong đun nấu gây nên ảnh hưởng lớn về tiêu thụ năng lượng. Trong những năm gần đây, vấn đề về năng lượng luôn được cả thế giới quan tâm, chưa bao giờ giá dầu lại tăng đến mức kỷ lục từ trước tới nay, có khi lên tới 130 USD/thùng. Giá xăng của Việt Nam có thời kỳ tăng cao là 24,9 VNĐ/lít, giá gas tăng đến 450.000 VNĐ/bình 12 kg, giá điện cũng tăng nhanh càng ngày càng gây áp lực lớn lên tất cả các hộ gia đình. Đối mặt với tình hình khan hiếm năng lượng và ô nhiễm môi trường nông thôn, cần phải tìm ra các nguồn năng lượng mới thay thế các nguồn năng lượng đã bị cạn kiệt, có một giải pháp rất hiệu quả: Làm hầm biogas trong các hộ gia đình ở nông thôn. Thực hiện biogas tạo ra khí ga phục vụ cho đun nấu, thắp sáng trong gia đình, đồng thời chất thải của động vật nuôi và chất hữu cơ được xử lý trong hầm kín, tránh được mùi hôi thối, xử lý ô nhiễm môi trường và chất cặn bã có thể sử dụng làm phân bón. Chỉ với giải pháp sử dụng hầm biogas đã giải quyết được hai vấn đề lớn liên quan đến nông thôn, biogas thực sự là một giải pháp hiệu quả. Vì vậy, em tiến hành thực hiện đề tài: “Điều tra, đánh giá tình hình sử dụng hầm biogas tại xã Na Mao - huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên và đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas”. 1.2. Mục tiêu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu chung Điều tra, đánh giá tình hình sử dụng hầm ủ biogas tại xã Na Mao - huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên, những thuận lợi và khó khăn của từng hộ gia đình trong quá trình sử dụng. Từ đó đưa ra các giải pháp nhằm khắc phục khó khăn và nâng cao hiệu quả sử dụng hầm ủ biogas tại địa phương. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Mục tiêu về kiến thức: + Biết cách điều tra, đánh giá được tình hình sử dụng hầm biogas quy mô hộ gia đình. + Tìm ra được các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas. + Nắm rõ được quy trình, kĩ thuật xây dựng hầm biogas. - Mục tiêu về kĩ năng: + Nắm được các kĩ năng quan sát, phân tích, đánh giá, tổng hợp và tự chủ trong công việc. - Mục tiêu về thái độ: + Biết cách làm việc và phát huy tính độc lập trong công việc. + Biết cách ứng xử tốt tại cơ sở. 1.3. Yêu cầu của đề tài - Điều tra, đánh giá chính xác, trung thực, khách quan tình hình sử dụng hầm ủ biogas quy mô hộ gia đình tại địa phương. - Đưa ra được các giải pháp có tính khả thi cao, phù hợp với điều kiện của địa phương, thu hút được sự tham gia và đồng ý của người dân địa phương. 1.4. Ý nghĩa của đề tài 1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Khóa luận giúp cho sinh viên có thể vận dụng được các kiến thức đã học vào trong thực tiễn. - Đồng thời, khóa luận cũng giúp sinh viên nâng cao kiến thức, kĩ năng và rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này. 1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn - Khóa luận là cơ sở để địa phương có các biện pháp quản lý và sử dụng hầm biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi. [...]... Điều kiện tự nhiên - Điều kiện kinh tế xã hội 3.3.1.2 Đánh giá tình hình sử dụng hầm biogas tại xã Na Mao - Điều kiện lắp đặt hầm biogas - Tình hình sử dụng hầm biogas - Đánh giá hiệu quả về kinh tế - xã hội và môi trường của hầm biogas 3.3.1.3 Đưa ra các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas - Những vấn đề còn tồn tại khi sử dụng hầm biogas - Đưa ra các giải pháp 3.3.2 Phương pháp nghiên cứu... DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Điều tra, đánh giá tình hình sử dụng hầm biogas tại xã Na Mao huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên 3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành - Địa điểm: Tại xã Na Mao – huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên - Thời gian: Từ 25/01/2014 đến 28/04/2014 3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Nội dung nghiên cứu 3.3.1.1 Đánh giá tình hình chung - Điều. .. của tổ quốc Thái Nguyên là tỉnh có điều kiện khí hậu thuận lợi cho VSV phát triển quanh năm Đó là cơ sở và tiềm năng cho việc xậy dựng và sử dụng hầm khí Biogas Hàng năm các dự án xây dựng mới hầm khí Biogas do tổ chức trong và ngoài tỉnh vẫn luôn được tiến hành triển khai đến các xã, huyện trên địa bàn toàn tỉnh Dự án chương trình khí sinh học có mặt tại xã Na Mao, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên đem... 14 xóm bao gồm: Văn Minh, Nam Thắng, Đồng Bản, Đầm Vuông, Khuân U, Xóm Đồi, Cầu Hoàn, Cây Lai, Cầu Bất, Ao Soi, Cây Thổ, Minh Thắng, Minh Lợi và Chính Tắc Ranh giới hành chính của xã được xác định như sau: - Phía Bắc giáp xã Phú Cường, huyện Đại Từ - Phía Nam giáp xã Phú Xuyên, huyện Đại Từ - Phía Đông giáp xã Phú Thịnh, huyện Đại Từ - Phía Tây giáp xã Yên Lãng, huyện Đại Từ Vị trí địa lý rất thuận... nhiên, kinh tế xã hội, các số liệu về biogas 3.3.2.4 Phương pháp tổng hợp và phân tích số liệu -Thu thập và phân tích số liệu về điều kiện tự nhiên,kinh tế xã hội ,các số liệu về biogas PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội xã Na Mao 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 4.1.1.1 Vị trí địa lý Na Mao là một xã miền núi, nằm ở phía bắc của huyện Đại Từ cách trung tâm huyện 19km, có tổng... Đại học Cần Thơ thử nghiệm và phát triển có hiệu quả ở miền Nam trong việc xử lý phân người và phân gia súc Hình 2.4: Mô hình hầm Biogas trong thực tế (mô hình bể Đức – Thái Lan) 2.2.7.5 Hầm biogas bằng vật liệu composite Bể biogas composite là công nghệ xử lý chất thải trong sinh hoạt và chăn nuôi mới áp dụng trên địa bàn đang được nhiều nông dân đưa vào sử dụng Ưu điểm của hầm là: Tiết kiệm thời gian,... Phương pháp kế thừa - Kế thừa ,tham khảo kết quả của các báo cáo ,đề tài nghiên cứu trước đó 3.3.2.2 Phương pháp điều tra phỏng vấn - Lập mẫu câu hỏi trong đó liệt kê đầy đủ các thông tin cần điều tra về hoạt động chăn nuôi (loại gia súc, gia cầm, số lượng…), phương thức quản lý chất thải chăn nuôi (thải bỏ hoặc dùng làm phân bón hoặc xậy dựng hầm biogas) , tình hình sử dụng hầm ủ biogas (loại hầm, thể... cây lương thực và các loại cây hoa màu hàng năm Bảng 4.1 Cơ cấu các loại đất chính tại xã Na Mao năm 2013 STT Loại đất chính Tổng diện tích đất tự nhiên Diện tích (ha) Cơ cấu (%) 927.90 100 811.57 87.46 1 Nông nghiệp 2 Đất chưa sử dụng 1.39 0.14 3 Phi nông nghiệp 114.94 12.4 ( Nguồn: UBND xã Na Mao, 2013 ) 4.1.1.4 Đặc điểm khí hậu, thời tiết Xã Na Mao nói riêng và khu vực Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên nói chung... thành công: - Hầm biogas xây bằng gạch, nắp kim loại nổi (Viện Năng Lượng) - Hầm biogas xi măng cốt tre, nắp hình trụ Loại này sau đó không được áp dụng do bị nứt, rò rỉ - Hầm biogas xi măng cốt thép nắp hình trụ (Đại học Cần Thơ) Thời kỳ 1995 – 1998, trên địa bàn 16 tỉnh miền Bắc và miền Trung, VACVINA đã tiến hành triển khai chương trình phát triển Biogas, thông qua các hoạt động: Xây dựng mô hình trình... Lan, Đức, Thuỵ Điển, Lavita, Ledniznis và một số nhà máy đã được thiết kế ở các quốc gia khác nhau tại Châu Á và Châu Phi 2.3.2 Tại Việt Nam Công nghệ biogas đã được nghiên cứu và triển khai ở Việt Nam từ những năm 1960 Từ trước năm 1980, chỉ có một vài nghiên cứu nhỏ lẻ diễn ra tại một số Viện nghiên cứu và Trường đại học Các nghiên cứu thử nghiệm với hầm ủ biogas có thể tích khoảng 15 – 20 m3 đã . biogas thực sự là một giải pháp hiệu quả. Vì vậy, em tiến hành thực hiện đề tài: Điều tra, đánh giá tình hình sử dụng hầm biogas tại xã Na Mao - huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên và đưa ra các. các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm biogas . 1.2. Mục tiêu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu chung Điều tra, đánh giá tình hình sử dụng hầm ủ biogas tại xã Na Mao - huyện Đại Từ - tỉnh Thái. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ĐỖ THỊ THU HÀ Tên đề tài: ĐIỀU TRA, ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG HẦM BIOGAS TẠI XÃ NA MAO – HUYỆN ĐẠI TỪ - TỈNH THÁI NGUYÊN VÀ ĐƯA RA CÁC