Đề Xuất Giải Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Và Phát Triển Mô Hình Xử Lý Chất Thải Chăn Nuôi Bằng Công Nghệ Biogas Tại Xã Cầu Lộc Huyện Hậu Lộc Tỉnh Thanh Hóa

i

LỜI CẢM ƠN

Đƣợc sự nhất trí của ban giám hiệu nhà trƣờng, ban chủ nhiệm Khoa

Quản lý tài nguyên rừng & Môi trƣờng trong thời gian thực tập tốt nghiệp tôi

đã tiến hành đề tài: “Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả và phát triển mô

hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas tại xã Cầu Lộc,

huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa”.

Trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành Khóa luận tốt nghiệp này,

ngoài sự cố gắng rất nhiều của bản thân, tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, giúp

đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong khoa. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu

sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới:

Các thầy cô trong trƣờng Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, đặc biệt là

thầy cô trong Khoa Quản lý tài nguyên rừng & Môi trƣờng đã trang bị cho tôi

nền tảng kiến thức vững chắc về môi trƣờng và nhiều lĩnh vực liên quan khác.

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới Giảng viên, ThS.Trần Thị Hƣơng,

ngƣời đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn và giúp đỡ tôi rất nhiều để tôi hoàn

thành đƣợc nội dung đề tài này.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cô chú, anh chị tại UBND xã Cầu

Lộc, các bác Trƣởng Xóm và các hộ gia đình đƣợc điều tra trên địa bàn xã đã

nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu tại cơ sở.

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã hết lòng

động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cả về vật chất và tinh thần cho tôi trong suốt

quá trình học tập và nghiên cứu.

Do trình độ và thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên đề tài không

tránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy cô và các

bạn để đề tài của tôi đƣợc hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Công

ii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................i

MỤC LỤC...................................................................................................................ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT.......................................................v

DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi

DANH MỤC CÁC HÌNH........................................................................................ vii

ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1

CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................................3

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của công nghệ Biogas .......................................3

1.1.1 Thế giới ..............................................................................................................3

1.1.2 Việt nam.............................................................................................................4

1.1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật về hầm ủ Biogas ở Việt Nam ............................................6

1.2 Tổng quan về công nghệ Biogas trong nông nghiệp.............................................7

1.2.1 Nguồn nguyên liệu thô trong quá trình sản xuất Biogas....................................7

1.2.2 Nguyên lý của quá trình chuyển hóa................................................................10

1.2.3 Thành phần, tính chất của khí sinh học............................................................11

1.2.4 Các yếu tố hóa lý ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy sinh học .......................14

1.2.5 Vai trò của công nghệ Biogas ..........................................................................18

1.2.6 Tiềm năng và ứng dụng của Biogas.................................................................18

CHƢƠNG 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....22

2.1. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................................22

2.2. Đối tƣợng – phạm vi nghiên cứu .......................................................................22

2.3. Nội dung nghiên cứu..........................................................................................22

2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................23

2.4.1. Phƣơng pháp nghiên cứu thực trạng chất thải chăn nuôi tại xã Cầu Lộc, huyện

Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa..........................................................................................23

2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực trạng sử dụng mô hình xử lý chất thải chăn

nuôi bằng công nghệ Biogas tại xã Cầu Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa.......24

2.4.3. Phƣơng pháp đánh giá hiệu quả mô hình mô hình xử lý chất thải chăn nuôi

bằng công nghệ Biogas tại khu vực nghiên cứu. ......................................................26

iii

2.4.4. Phƣơng pháp đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả và phát triển mô hình xử lý

chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas tại khu vực nghiên cứu. .......................27

CHƢƠNG 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ, XÃ HỘI ...................................28

3.1 Điều kiện tự nhiên...............................................................................................28

3.1.1 Vị trí địa lý .......................................................................................................28

3.1.2 Địa hình............................................................................................................28

3.1.3 Đặc điểm hệ thống giao thông thủy lợi, xây dựng NTM.................................29

3.1.4 Đặc điểm khí hậu, thời tiết...............................................................................30

3.1.5 Các nguồn tài nguyên thiên nhiên....................................................................31

3.1.6 Đánh giá những thuận lợi và khó khăn ............................................................33

3.2 Đặc điểm dân sinh, kinh tế , văn hóa, xã hội [9].................................................34

3.2.1 Dân số...............................................................................................................34

3.2.2 Về phát triển kinh tế.........................................................................................34

3.2.3 Văn hóa xã hội .................................................................................................35

3.2.4 Quốc phòng an ninh .........................................................................................36

CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.................................................................38

4.1 Thực trạng chất thải chăn nuôi tại xã Cầu Lộc, huyện Hậu Lộc, tỉnh Thanh Hóa

...................................................................................................................................38

4.1.1 Thực trạng chất thải chăn nuôi tại xã Cầu Lộc ................................................38

4.1.2 Tình hình quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại địa phƣơng ...............................41

4.2 Thực trạng sử dụng mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas

tại xã Cầu Lộc ...........................................................................................................42

4.2.1 Tình hình lắp đặt hầm Biogas tại xã Cầu Lộc..................................................42

4.2.2 Tiềm năng phát sinh khí CH4 từ chất thải chăn nuôi tại các hộ gia đình ........48

4.2.3 Các kiểu hầm Biogas trên địa bàn xã ...............................................................50

4.2.4. Chi phí xây dựng hầm Biogas.........................................................................51

4.2.5 Loại bếp đƣợc sử dụng cho Biogas..................................................................51

4.2.6 Thời gian nấu ăn bằng Biogas..........................................................................53

4.2.7 Mùi trong nhà bếp ............................................................................................54

4.3 Đánh giá hiệu quả mô hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas tại

khu vực nghiên cứu ...................................................................................................55

iv

4.3.1 Đánh giá hiệu quả kinh tế khi xử dụng hầm Biogas........................................55

4.3.2 Đánh giá hiệu quả môi trƣờng trong chăn nuôi khi sử dụng hầm Biogas .......57

4.3.3 Đánh giá hiệu quả xã hội khi sử dụng hầm Biogas..........................................58

4.3.4 Đánh giá hiệu quả về mặt y tế khi sử dụng hầm Biogas..................................59

4.3.5 Những thuận lợi và khó khăn của ngƣời dân khi lắp đặt hầm Biogas.............60

4.4 Những tồn tại khi sử dụng mô hình Biogas trong khu vực.................................62

4.4.1 Xả bớt nhiên liệu từ hầm Biogas......................................................................62

4.4.2 Rò rỉ khí gas.....................................................................................................63

4.4.3 Bùng phát tảo ...................................................................................................63

4.5. Giải pháp nâng cao hiệu quả và phát triển mô hình xử lý chất thải chăn nuôi

bằng công nghệ Biogas tại khu vực nghiên cứu .......................................................64

4.5.1 Giải pháp chung ...............................................................................................64

4.5.2 Giải pháp cụ thể ...............................................................................................65

KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ...........................................................68

1 Kết luận ..................................................................................................................68

2. Tồn tại ...................................................................................................................69

3. Khuyến nghị..........................................................................................................69

TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................1

PHỤ BIỂU ..................................................................................................................3

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nghĩa tiếng việt

TDTT Thể dục thể thao

HTX Hợp tác xã

MTTQ Mặt trận tổ quốc

TTANXH Trật tự an ninh xã hội

ATGT An toàn giao thông

(FAO) Tổ chức Lƣơng thực Thế giới

(N2O) Nitơ oxit

(CH4). Khí mêtan

NLM Năng lƣợng mới

KSH Khí sinh học

H2S Hidro-sun-phua

VAC Vƣờn ao chuồng

IPCC Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu

BGD&ĐT Bộ giáo dục và đào tạo

BHYT Bảo hiểm y tế

BTXH Bảo trợ xã hội

NVQS Nguyện vọng quân sự

VSV Vi sinh vật

CTR Chất thải rắn

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Ƣớc lƣợng chất thải phát sinh từ động vật ....................................... 7

Bảng 1.2. Thành phần hóa học cơ bản của các loại phân gia súc, gia cầm ...... 8

Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân lợn (Trọng lƣợng lợn từ 70 kg đến

100 kg)............................................................................................................... 8

Bảng 1.4 Khả năng sinh khí của một số loại chất thải...................................... 9

Giai đoạn thủy phân. ....................................................................................... 10

Bảng 1.5. Thành phần của khí sinh học .......................................................... 12

Bảng 1.6. Thời gian lƣu đối với chất thải động vật theo tiêu chuẩn ngành.... 17

Bảng 1.7. Hàm lƣợng các chất ức chế quá trình lên men yếm khí ................. 17

Bảng 1.8. Bảng thống kê số lƣợng phân trong ngày của gia súc.................... 19

Bảng 2.1. Hệ số phát sinh CTR của vật nuôi.................................................. 24

Bảng 2.2. Mẫu biểu điều tra lƣợng khí gas..................................................... 24

Bảng 3.1 Hiện trạng hệ thống giao thông xã Cầu Lộc năm 2012................... 29

Bảng 4.1. Số đàn gia súc, gia cầm tại xã Cầu Lộc năm 2012-2014................ 39

Bảng 4.2. Tổng lƣợng vật nuôi của xã Cầu Lộc năm 2017 ............................ 40

Bảng 4.3. Khối lƣợng phát sinh CTR chăn nuôi giai đoạn 2017 của xã Cầu

Lộc................................................................................................................... 41

Bảng 4.4. Tỷ lệ sử dụng hầm Biogas của các thôn điều tra trên địa bàn xã ... 43

Bảng 4.5. Tỷ lệ nghề nghiệp của các hộ gia đình đƣợc điều tra có sử dụng

hầm Biogas trên địa bàn xã. ............................................................................ 44

Bảng 4.6. Các kênh thông tin về Biogas cho các hộ gia đình đƣợc điều tra .. 45

Bảng 4.7. Lý do các hộ gia đình đƣợc điều tra lắp đặt Biogas....................... 47

Bảng 4.11. Kết quả thời gian nấu ăn bằng Biogas của các hộ gia đình đƣợc

điều tra............................................................................................................. 53

Bảng 4.12. Tỷ lệ mùi trong nhà bếp của các hộ gia đình đƣợc điều tra ........ 54

Bảng 4.13. Hiệu quả kinh tế khi áp dụng hầm Biogas trên địa bàn xã Cầu Lộc

......................................................................................................................... 57

Bảng 4.14. Tổng hợp những lợi ích từ việc sử dụng hầm Biogas mang lại ... 61

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 4.1 Chăn nuôi lợn ở xã Cầu Lộc ............................................................ 38

Hình 4.2 Chất thải chăn nuôi lợn thải ra môi trƣờng...................................... 39

Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện tỷ lệ sử dụng hầm Biogas của các thôn điều tra trên

địa bàn xã ........................................................................................................ 43

Hình 4.4. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ dung tích hầm Biogas của các hộ gia đình . 44

Hình 4.5. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ nghề nghiệp của các hộ gia đình đƣợc điều

tra có sử dụng hầm Biogas trên địa bàn xã Cầu Lộc ...................................... 45

Hình 4.6. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ các kênh thông tin về Biogas cho các hộ gia

đình đƣợc điều tra............................................................................................ 46

Hình 4.7. Biểu đồ thể hiện lý do các hộ gia đình đƣợc điều tra lắp đặt Biogas

......................................................................................................................... 47

Hình 4.8. Hầm bể xây gạch cố định................................................................ 50

Hình 4.9. Hầm composite................................................................................ 50

Hình 4.10. Biểu đồ tỷ lệ về các kiểu hầm Biogas đƣợc điều tra trên địa bàn xã

......................................................................................................................... 50

Hình 4.11. Biểu đồ thể hiện loại bếp đƣợc sử dụng cho Biogas của các hộ

đƣợc điều tra.................................................................................................... 52

Hình 4.12. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ thời gian nấu ăn bằng Biogas của các hộ gia

đình đƣợc điều tra............................................................................................ 53

Hình 4.13. Biểu đồ thể hiện tỷ lệ mùi trong nhà bếp của các hộ gia đình đƣợc

điều tra............................................................................................................. 54

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế nƣớc ta, vấn đề ô

nhiễm môi trƣờng trở thành vấn đề bức thiết hiện nay. Một trong những

nguồn chất thải gây ô nhiễm là từ chăn nuôi. Ngành chăn nuôi ở nƣớc ta

những năm gần đây đã và đang phát triển nhanh chóng về cả chất lƣợng và

quy mô. Tuy nhiên chăn nuôi hộ gia đình nhỏ lẻ cũng nhƣ trang trại chăn nuôi

lớn việc quản lý và sử dụng các nguồn chất thải từ chăn nuôi còn nhiều bất

cập. Một số trang trại lớn đã có những biện pháp xử lý nguồn chất thải chăn

nuôi. Song còn một số trang trại chƣa đƣợc quan tâm, đặc biệt là chăn nuôi

nhỏ lẻ hộ gia đình việc xử lý chất thải hầu nhƣ còn bị thả nổi. Một trong

những nguyên nhân là do ngƣời chăn nuôi chƣa hiểu rõ tầm quan trọng của

việc xử lý nguồn chất thải. Kinh phí phục vụ cho việc xử lý chất thải còn thấp,

luật xử lý chất thải còn chƣa đồng bộ và khó áp dụng, chăn nuôi nhỏ lẻ cũng

là một trong những nguyên nhân làm việc quản lý và xử lý chất thải còn gặp

nhiều khó khăn [ 8 ].

Theo số liệu của Tổng cục thống kê, năm 2014 đàn lợn nƣớc ta có

khoảng 26,76 triệu con, đàn trâu bò khoảng 7,75 triệu con, đàn gia cầm

khoảng 327,69 triệu con. Trong đó chăn nuôi nông hộ hiện tại vẫn chiếm tỷ

trọng khoảng 65-70% về số lƣợng và sản lƣợng. Từ số đầu gia súc, gia cầm

đó có quy đổi đƣợc lƣợng chất thải rắn (phân chất độn chuồng, các loại thức

ăn thừa hoặc rơi vãi) của đàn gia súc, gia cầm thải ra khoảng trên 76 triệu tấn

và khoảng trên 30 triệu khối chất thải lỏng(nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng, nƣớc

từ sân chơi, bãi vận động, bãi chăn). Phân của vật nuôi chứa nhiều chất chứa

nitơ, phốt pho, kẽm, đồng, chì, Asen, Niken ( kim loại nặng)... và các vi sinh

vật gây hại khác, không những gây ô nhiễm không khí mà còn làm ô nhiễm

đất, làm rối loạn độ phì đất, mặt nƣớc mà cả nguồn nƣớc ngầm. Theo báo cáo

của Tổ chức Lƣơng thực Thế giới (FAO), chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra

65% lƣợng Nitơ oxit(N2O) trong khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp