Đề tài Khảo sát tình hình sử dụng hầm ủ biogas tại xã An Phú huyện Củ Chi - TPHCM và đưa ra giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm ủ biogas

 KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS TẠI XÃ AN PHÚ HUYỆN CỦ CHI - TPHCM VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS   BÁO CÁO TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Lê Thị Vu Lan SVTH : Trần Tấn Định LỚP : 09HMT2 MSSV : 09B1080016 NỘI DUNG CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU CHƯƠNG II : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BIOGAS CHƯƠNG III : TỔNG QUAN VỀ XÃ AN PHÚ - HUYỆN CỦ CHI CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG CHƯƠNG V : ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ HẨM Ủ BIOGAS CHƯƠNG VI : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Tính cấp thiết của đề tài Ở nước ta, việc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ khí sinh học là một giải pháp chủ yếu để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường, cung cấp nguồn chất đốt, tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả ở các vùng nông thôn. Riêng tại Củ Chi - một huyện ngoại thành của Thành phố Hồ Chi Minh, có số đàn gia súc lớn nhất thành phố, trong đó xã An Phú được đánh giá là xã có đàn gia súc lớn nhất huyện với 15263 con heo, 2326 con bò. Vì thế việc quản lý chất thải từ gia súc cần một tổng hợp các biện pháp kỹ thuật, giáo dục, chính sách môi trường và chính sách kinh tế. CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU Trong đó, xây dựng hệ thống biogas là một giải pháp xử lý chất thải từ chăn nuôi tốt nhất và hiệu quả nhất. Tuy nhiên trong quá trình xây dựng và phát triển hệ thống biogas đã gặp phải không ít khó khăn nên tốc độ mở rộng quy mô còn chậm. Để mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng mô hình biogas có hiệu quả thì công việc nghiên cứu về biogas là rất quan trọng. Vì vậy đề tài luận văn Khảo sát tình hình sử dụng hầm ủ biogas tại xã An Phú, huyện Củ Chi, TP.HCM và đưa ra giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng hầm ủ biogas trong sản xuất trong nông nghiệp là rất cần thiết. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ BIOGAS 2.1 Tổng quan công nghệ biogas trong nông nghiệp 2.1.1 Đặc tính chung của nguyên liệu Biogas ( khí sinh học) là một loại khí được sinh ra khi chất thải động vật và các chất hữu cơ ( phụ phẩm nông nghiệp) bị lên men trong điều kiện kỵ khí. Vi sinh vật phân hủy các chất tổng hợp và khí được sinh ra. Biogas là một hỗn hợp bao gồm metan, cacbon dioxit, nitơ, hydro sunfua… Chất thải của động vật ( phân, nước tiểu) trong chăn nuôi nông nghiệp là nguồn nguyên liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hóa sinh học để tạo biogas. Khối lượng chất thải phát sinh có sự khác nhau, tùy theo từng loại gia súc, gia cầm, điều kiện chăn nuôi, đặc điểm chuồng trại và đặc điểm ngành của từng quốc gia. 2.1.2 Nguyên lý của quá trình chuyển hóa. Về nguyên tắc, khi một lượng sinh khối được lưu giữ trong hầm kín vài ngày sẽ chuyển hóa và sản sinh ra một hợp chất dạnh khí – khí sinh học ( biogas), có khả năng cháy được với thành phần chính là metan và cacbon dioxide, trong đó thành phần metan chiếm khoảng trên 50%. Quá trình này được gọi là quá trình lên men kỵ khí hoặc quá trình sản xuất khí metan sinh học. Quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra qua 3 giai đoạn chính: Giai đoạn thủy phân. Giai đoạn hình thành axit. Giai đoạn lên men metan. Các giai đoạn này được thực hiện bởi 2 loại vi khuẩn – vi khuẩn axit hóa và vi khuẩn metan hóa. Chu trình chuyển chất thải hữu cơ thành biogas qua các phản ứng phức tạp, về cơ bản có thể chia thành 2 pha chính: Pha 1 – pha axit: Bao gồm giai đoạn thủy phân và giai đoạn tạo axit liên kết với nhau, trong đó các chất thải hữu cơ sẽ chuyển hóa phần lớn thành acetate. Pha II – pha metan: Là giai đoạn 3 trở lên, trong đó khí CH4­ và CO2 được tạo thành. 2.1.3 Thành phần, tính chất biogas Biogas là một hỗn hợp khí nhẹ hơn không khí, nhiệt độ bốc lửa khoảng 7000C ( đối với dầu DO, khoảng 3500C; đối với xăng gas và propane khoảng 500C). Nhiệt độ ngọn lửa sử dụng biogas khoảng 8700C. Thành phần biogas bao gồm 50-70% CH4; 35-50%CO2, hàm lượng hơi nước khoảng 30-160 g/m3; hàm lượng H2S 4-6 g/m3. 2.1.4 Các yếu tố hóa lý ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học Quá trình chuyển hóa các thành phần hữu cơ tạo biogas được thực hiện bởi các nhóm VSV. Các VSV này sử dụng một số enzym để làm chất xúc tác cho phản ứng sinh học. Hoạt động của các enzym này đòi hỏi các điều kiện hóa lý riêng ( hay còn goại là điều kiện môi trường) nhằm tối ưu hóa quá trình chuyển hóa sinh học. Các yếu tố hóa lý quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ của phản ứng sinh khối bao gồm nhiệt độ, pH, tỷ lệ C/N, điều kiện dinh dưỡng, yếu tố gây độc của các thành phần dạng vết, tốc độ oxy hóa khử của cơ chất, thành phần độ ẩm, thời gian lưu trong hầm. 2.2 Một số kiểu hầm biogas ở Việt Nam Hầm xây KT1: Hầm kiểu KT1 được ứng dụng tại những vùng có nền đất tốt, mực nước ngầm thấp, có thể đào sâu và diện tích mặt bằng hẹp. Hầm xây KT2: Hầm Kiểu KT2 phù hợp với những vùng có nền đất yếu, mực nước ngầm cao, khó đào sâu và diện tích mặt bằng rộng. Hầm ủ nắp vòm cố định TG-BP ( hầm kiểu Thái - Đức) Túi Biogas Loại nầy có ưu điểm là vốn đầu tư thấp phù hợp với mức thu nhập của bà con nông dân hiện nay. Tuổi thọ của túi ủ tùy thuộc vào thời gian lão hóa của nguyên liệu làm túi. Nhược điểm của loại túi ủ là rất dễ hư hỏng do sự phá hoại của chuột, gia súc, gia cầm. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ XÃ AN PHÚ - HUYỆN CỦ CHI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 3.1 Điều kiện tự nhiên – xã hội 3.1 Vị trí địa lý Xã An Phú nằm cách trung tâm huyện Củ Chi khoảng 22 km về phía Đông Bắc, có tổng diện tích tự nhiên là 2.432,37 ha, được chia thành 6 ấp, bao gồm Ấp An Bình, An Hòa, Xóm Thuốc, Xóm Chùa, Phú Trung, Phú Bình ( thuộc vùng triền và vùng trũng). Ranh giới hành chính của xã được xác định như sau: Phía Đông giáp xã An Tây huyện Bến Cát tỉnh Bình Dương. Phía Tây giáp Xã Phú Hòa Đông. Phía Bắc giáp sông Sài Gòn ( bên kia sông là xã Thanh Tuyền, huyện Dầu Tiếng tỉnh Bình Dương). Phía Nam giáp xã An Nhơn Tây. 3.2 Địa hình An Phú nói riêng và Củ Chi nói chung nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền nâng Nam Trung Bộ và miền sụt Tây Nam Bộ. Nơi tập trung dân cư tại trung tâm xã là nơi cao nhất, thấp nhất dần về các hướng. Hướng thấp nhất là hướng Nam, với chênh lệch độ cao gần 2.2m . Địa hình xã An Phú quan hệ chặt chẽ đến việc phân bố dân cư các cấp. 3.3 Khí hậu Xã An Phú nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mang tính chất cận xích đạo, khí hậu 2 mùa rõ rệt. Khu vực xã An Phú có nhiệt độ cao, ổn định lượng mưa tương đối lớn và phân bố theo mùa. 3.4 Nhiệt độ Không có sự phân hóa đáng kể theo mùa về nhiệt độ. Theo số liệu thống kê nhiệt độ bình quân qua các năm tại Củ chi thì nhiệt độ trung bình của xã là 260C, nhiệt độ thấp nhất là 240C. 3.5 Dân số và lao động Xã An Phú có tổng số nhân khẩu là 9.480 với 2483 hộ, trong đó số hộ nông-lâm nghiệp, thủy sản là 950 hộ. Số hộ trong tuổi lao động là 5.803 người, chiếm 61,7% tổng nhân khẩu, mật độ dân số bình quân 425 người/km2. Lao động nông nghiệp chiếm 70% lao động toàn xã, còn lại là lao động trong lĩnh vực tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ, thương mại và công chức viên chức nhà nước. 3.6 Chăn nuôi – thủy sản Thủy sản: Mặc dù có điều kiện về nguốn nước sông Sài Gòn, tuy nhiên diện tích nuôi trồng thủy sản không lớn ( 5.65 ha), chủ yếu nuôi cá thương phẩm các loại. Trong xã phát triển một số mô hình nuôi ươm cá cảnh để cung cấp cá giống cho thành phố. Chăn nuôi: Tốc độ chăn nuôi của xã phát triển mạnh. Thông qua số liệu tổng đàn từ năm 2006 đến năm 2009 nhận thấy tình hình chăn nuôi heo và bò của xã tăng nhanh qua các năm. Tình hình đàn heo, bò tại xã An Phú CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ KHẢO SÁT TÌNH HÌNH SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS TẠI XÃ AN PHÚ, HUYỆN CỦ CHI Đề tài được thực hiện thông qua việc phỏng vấn 65/105 hộ chăn nuôi có xây dựng hầm ủ biogas trong tổng số 504 hộ căn nuôi, lấy đều trong 6 ấp, cụ thể:   Phú Trung: 11 hộ Phú Bình: 12 hộ An Bình: 11 hộ An Hòa: 11 hộ Xóm Chùa: 10 hộ Xóm Thuốc: 10 hộ         4.1 Kết quả khảo sát tình hình lắp đặt hầm ủ biogas của xã An Phú 4.1.1 Kết quả khảo sát đàn gia súc trên địa bàn xã Tổng số hộ được điều tra là 65 hộ. Tổng số lượng heo là 627 con, số lượng bò là 172 con. Kết quả như sau: Lượng chất thải trung bình ngày của gia súc 4.1.2 Kênh thông tin mà người nông dân biết đến biogas 4.1.3 Lý do người dân lắp đặt hầm Cải thiện môi trường Sử dụng gas Hổ trợ về vốn Lý do khác 4.1.4 Các kiểu công trình biogas trên địa bàn 4.1.5 Chi phí lắp đặt Chi phí trung bình/m3 các hầm ủ biogas 4.2 Kết quả khảo sát tình hình sử dụng biogas 4.2.1 Mục đích sử dụng khí gas Tất cả 65 hộ được đều tra, đều sử dụng biogas làm chất đốt mà không sử dụng cho mục đích khác. Trước kia có vài hộ cho biết đã sử dụng gas cho thắp sáng nhưng chỉ trong thời gian ngắn các bóng đèn đều bị vỡ do quá nóng. Cũng không có hộ nào dùng gas để chạy máy phát điện. Nguyên nhân là do phần lớn các hộ chăn nuôi với quy mô nhỏ nên lượng gas chỉ đủ để đun nấu, không đủ chạy máy phát điện, lý do khác là chi phí để mua máy phát điện chạy bằng biogas khá cao mà nhu cầu không đủ để họ quyết định mua. 4.2.2 Loại bếp sử dụng cho biogas 180 phút/ngày 4.2.3 Thời gian nấu ăn bằng biogas 4.2.4 Lượng khói trong nhà bếp Lượng khói trong nhà bếp so với trước 4.2.5 Mùi trong nhà bếp Mùi trong nhà bếp so với trước 4.2.6 Tình hình vệ sinh của xoang nồi Tình hình vệ sinh của xoang nồi so với trước 4.3 Đánh giá kết quả khảo sát 4.4 Khó khăn và thuận lợi của người dân khi lắp đặt biogas 4.4.1 Thuận lợi Được sự hỗ trợ vay vốn từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, thông qua Hội Phụ nữ. Thông qua các lớp truyền thông, tập huấn người dân được phát tài liệu miễn phí, được tư vấn kỹ thuật và được kiểm tra chất lượng hầm khi hoàn thành. Trên địa bàn xã có đội xây dựng hầm biogas chuyên trách được tập huấn chuyên môn. Hầm ủ được bảo hành 01 năm. Trong thời gian này nếu hầm gặp sự cố sẽ được sửa chữa miễn phí. Diện tích xây dựng rộng rãi nên không ảnh hưởng nhiều tới đất canh tác hay trồng cây lâu năm. Người dân ngày càng nhận thức được lợi ích to lớn của biogas nên hầu hết người dân tự nguyện lắp đặt. 4.4.2 Khó khăn Hiện nay trên địa bàn xã có 01 đội xây dựng nên khi hầm gặp sự cố thì việc gọi thợ đến sửa khá khó khăn và thường thì phải đợi 03 ngày thì đội mới có mặt. Chi phí xây hầm ủ còn cao, thủ tục vay vốn còn gặp nhiều khó khăn, tốn nhiều thời gian. CHƯƠNG 5 : ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HẨM Ủ BIOGAS 5.1 Giải pháp quản lý UBND Xã tăng cường thực hiện tốt các hoạt động tuyên truyền, tập huấn nhằm nâng cao ý thức của người dân và cộng đồng dân cư về ô nhiễm môi trường trong cuộc sống và các hoạt động sản xuất, kinh doanh. Tăng cường các biện pháp quản lý Nhà nước đối với việc quản lý nước thải, chất thải trong sản xuất nông nghiệp nhất là trong lãnh vực chăn nuôi. Có chính sách khuyến khích người dân chăn nuôi tập trung, sử dụng hầm biogas để xử lý chất thải. Hỗ trợ miễn phí về tài liệu, tổ chức tập huấn, cán bộ tư vấn kỹ thuật miễn phí. Đào tạo thợ xây dựng lành nghề, đúng kỹ thuật. 5.2 Giải pháp kỹ thuật 5.2.1 Khắc phục sự cố hầm ủ biogas Trong quá trình vận hành, người dân cần theo dõi hoạt động của hầm ủ để nhanh chóng phát hiện các sự cố của hầm nhằm duy trì và đảm bảo chất lượng gas ổn định với áp lực và lượng gas đủ để phục vụ cho mục đích sinh hoạt của gia đình. Phương pháp khắc phục sự cố hầm ủ 5.2.2 Xử lý nước thải chăn nuôi sau hầm ủ biogas bằng công nghệ “đất ngập nước” Nước thải có khả năng tự làm sạch nhờ quá trình thấm hút qua đất cát như một phương thức xử lý tự lọc sinh học, được gọi tổng quát là xử lý nước thải qua đất. Bằng cách xả nước thải sau khi xử lý sơ bộ qua một hào lọc ngầm hay một cánh đồng tưới hay bãi lọc có diện tích tương đối rộng, các chất cặn lơ lửng trong nước sẽ bị giữ lại ở tầng mặt đất. Nhờ có oxy và vi khuẩn hiếu khí mà các chất bẩn đó được oxy hoá và nước được làm sạch thấm xuống mặt đất. Điều kiện quan trọng trong phương pháp này là phải có lớp đất, cát đủ dày để lọc, chiều dài tối thiểu khoảng 0,2 – 0,5m. Thực tế cho thấy khả năng xử lý nước thải hữu hiệu diễn ra ở độ sâu 1,5m tính từ mặt đất. Ngoài ra một số nơi còn áp dụng việc xử lý nước thải qua các vùng dất ngập nước, độ sâu trong khoảng 0,1 - 1,8m, hoặc dùng nước thải xả vào các vùng trũng thấp để nuôi trồng các thực vật thuỷ sinh nổi như lục bình, rong, cây cỏ nền, bèo tầm... 5.2.3 Sử dụng hiệu quả bả thải sau khi nạo vét hấm ủ Bã thải khí sinh học là một loại phân hữu cơ nên nó không những có những đặc tính của phân hữu cơ truyền thống mà còn có nhiều ưu điểm khác do kết quả của quá trình phân hủy kỵ khí mang lại. Bã thải có 2 dạng: Bã thải lỏng: Gồm các chất hoà tan và lơ lửng. Bã thải đặc: Gồm phần váng và phấn lắng đọng ở đáy thiết bị. Hầu hết các hầm biogas cỡ nhỏ đều hoạt động theo cơ chế liên tục nên bã thải lõng được đậy ra thường xuyên mang theo số lượng nhỏ chất khô vào khoảng 6-10%. Bã thải đặc nằm trong đáy thiết bị và được lấy ra định kỳ theo ống thoát đáy. Thành phần N,P, K trong thành phần bã thải phụ thuộc vào nguyên liệu của hầm ủ. Trung bình 1m3 bã thải chứa khoảng 0,16 – 2,4 kg N, tương đương với 0,34 – 5,2 kg urê ( chứa 46%N); khoảng 0,5 – 2,7 kg P2O5, tương đương 2,5 – 13,5 kg phân lân ( chứa 20% P2O5); khoảng 0,9 – 4,0 kg K2O, tương đương khoảng 1,8 – 8,0 kg phân kali ( chứa 50% K2O). 5.3 Giải pháp hổ trợ Tăng cường các hoạt động tuyên truyền, tập huấn nhằm nâng cao lợi ích người dân và cộng đồng dân cư về ô nhiễm môi trường trong cuộc sống và các hoạt động sản xuất, kinh doanh. Việc nâng cao hiệu quả triển khai xây dựng và vận hành các hầm ủ biogas tại xã An Phú để đảm bảo các chỉ tiêu đề ra trong Chương trình VSMTNT của Thành Phố đòi hỏi cần có sự hổ trợ và phối hợp thực hiện giữa các cơ quan ban ngành chức năng như tăng cường nhiệm vụ của Ban chỉ đạo Chương trình, của Trung tâm Nước sạch và VSMT NT, Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn, UBND các cấp… Hiện nay, UBND Xã An Phú giao cho Hội Liên Hiệp Phụ nữ Xã cho các hộ dân muốn xây mô hình hầm ủ biogas được vay vốn 6.1 Kết luận Quá trình phát triển chăn nuôi gia súc, gia cầm ở nông thôn hiện nay gắn liền với việc xử lý chất thải trong nông nghiệp, mà giải pháp xây dựng hầm biogas là một trong những giải pháp hữu hiệu nhất. Những lợi ích thiết thực về mặt kinh tế, kỹ thuật và môi trường của hầm ủ biogas được thể hiện thông qua kết quả điều tra, khảo sát cho thấy: Mô hình hầm ủ biogas rất hiệu quả để xử lý chất thải chăn nuôi, đảm bảo điều kiện an toàn vệ sinh môi trường cho người dân vùng nông thôn. Tạo ra nhiên liệu từ nguồn khí gas để sử dụng cho việc đun nấu trong mỗi gia đình, vì vậy công việc nội trợ, sinh hoạt của các gia đình trở nên nhẹ nhàng, sạch sẽ, giảm bớt vất vả, đặc biệt là đối với phụ nữ, người già. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với việc kết hợp chất thải từ hầm biogas với các chất rác hữu cơ khác trong sản xuất, sinh hoạt đã sản xuất được một lượng phân bón hữu cơ vi sinh, hạn chế việc lạm dụng sử dụng phân hoá học trong sản xuất nông nghiệp, qua đó giảm bớt sự thoái hoá đất nông nghiệp, góp phần nâng cao hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp. Điểm nổi bật của mô hình biogas là so với lợi ích về mặt kinh tế - xã hội thì chi phí lắp đặt thấp, nên dễ dàng được người nông dân ứng dụng và có thể phát triển trên diện rộng. Lợi ích công nghệ khí sinh học rất đa dạng và phong phú, nếu người nông dân mạnh dạn tiếp cận công nghệ mới và ứng dụng vào cuộc sống thì sẽ giúp chăn nuôi phát triển tốt hơn. Dự kiến trong những năm tới số hầm biogas sẽ còn tăng thêm, do phong trào phát triển chăn nuôi ở Xã đang trên đà phát triển mạnh, số hộ, mô hình chăn nuôi tập trung gia tăng mạnh mẽ. 6.2 Kiến nghị Các nguồn tín dụng, ngoài vốn của Hội Liên Hiệp Phụ Nữ Thành Phố, Ngân hàng Chính sách – Xã hội, Ngân hàng nông nghiệp và phát triển nông thôn cần sớm có kế hoạch tham gia cung cấp vốn vay xây dựng các công trình VSMT cho nhân dân để đẩy nhanh tiến độ thực hiện. Tập huấn, nâng cao tay nghề và thành lập nhiều đội xây dựng biogas chuyên nghiệp trên địa bàn Xã Tăng cường phổ biến kiến thức giúp người dân tiếp cận công nghệ mới một cách dễ dàng. Đối với người dân: Tiếp nhận các tin tức công nghệ mới qua phát thanh, truyền hình, báo chí… để chọn lựa công nghệ phù hợp với điều kiện của mình; sử dụng, vận hành hầm ủ biogas đúng kỹ thuật, nhanh chóng báo cho cán bộ kỹ thuật khi hầm xảy ra sự cố. Tuỳ theo điều kiện cụ thể từng nơi và tuỳ vào điều kiện của từng hộ gia đình, có thể áp dụng các biện pháp kỹ thuật được đề xuất trong bài.