Khóa luận Đánh giá tình hình áp dụng mô hình Biogas và phân tích kinh tế một số mô hình biogas chọn lựa tại huyện Đô Lương - Nghệ An
Qua bốn năm học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Kinh Tế Huế, Đại
Học Huế, ngoài sự nỗ lực của bản thân, sự dạy dỗ tận tình của quý thầy cô, cơ
quan thực tập, sự động viên giúp đỡ của bạn bè và người thân, tôi đã hoàn thành
khóa luận tốt nghiệp của mình.
Cho phép tôi được bày tỏ lòng cám ơn sâu sắc tới:
PGS.TS. Bùi Dũng Thể – người đã trực tiếp tận tình giúp đỡ tôi trong quá
trình hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Toàn thể các thầy cô giáo của trường Đại Học Kinh Tế, Đại Học Huế.
Đảng ủy, UBND, Ủy ban mặt trận tổ quốc, các đoàn thể và bà con nhân
dân huyện Đô Lương, tỉnh Nghệ An.
Gia đình bạn bè, người thân đã động viên, giúp đỡ tôi học tập, thực tập và
hoàn thành khóa luận này.
Do thời gian h nhiệm của bản thân còn hạn chế nên khóa luận không
thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự góp ý kiến của quý thầy cô và
những người quatâm để đề tài được hoàn thiện hơn, cũng như giúp tôi nâng
cao năực cho quá trình công tác sau này của bản thân.
Huế, tháng 5 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Thơm
MỤC LỤC
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI..............................................................................................1
2. MỤC TIÊU VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.........................................................2
2.1. Mục tiêu nghiên cứu:.............................................................................................................. 2
2.2. Đối tượng nghiên cứu:............................................................................................................ 2
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................................................................2
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU: .......................................................................................3
PHẦN II: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................4
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHÂN TÍCH KINH TẾ VÀ
NHÂN RỘNG MÔ HÌNH BIOGAS CẤP HỘ. .............................................................4
1.1. MÔ HÌNH BIOGAS:............................................................................................................. 4
1.1.1. Khái niệm về Biogas: ..........................................................................................4
1.1.2. Lợi ích của mô hình Biogas:.................................................................................4
1.1.3. Nguồn nguyên liệu để sản xuất Bias: ...............................................................8
1.1.4. Quy trình hoạt động của mô hình Biogas:............................................................9
1.1.5. Các loại hầm Biogas:..........................................................................................11
1.2. ÁP DỤNG VÀ NHÂN RỘNG MÔ HÌNH BIOGAS CẤP HỘ Ở NÔNG THÔN... 17
1.2.1. Điều kiện áp ô hình Biogas ở hộ gia đình:.............................................17
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc phát triển mô hình Biogas:...............................18
1.2.3. Kinh nghm của việc áp dụng mô hình biogas: ................................................19
1.3. PHÂN TÍCH KINH TẾ MÔ HÌNH BIOGAS:................................................................. 21
1.3.1. Cphí của việc áp dụng hầm khí biogas và phương pháp tính toán: ...............21
1.3.2. Lợi ích của hầm khí biogas và phương pháp định giá: ......................................22
1.3.3 Hệ thống chỉ tiêu phân tích - NPV, BCR. ..........................................................22
1.3.4 Phân tích nhạy cảm:.............................................................................................23
1.4. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BIOGAS TRÊN THẾ GIỚI:.................................................... 24
1.5. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG BIOGAS TẠI VIỆT NAM....................................................... 26
i
CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH ÁP DỤNG VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ MÔ HÌNH BIOGAS
CỦA CÁC NÔNG HỘ Ở HUYỆN ĐÔ LƯƠNG- NGHỆ AN ......................................29
2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ VÀ XÃ HỘI ...............................................29
2.1.1. Điều kiện tự nhiên và môi trường: .....................................................................29
2.1.2. Thực trạng phát triển kinh tế- xã hội:.................................................................36
2.2. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN BIOGAS TẠI HUYỆN ĐÔ LƯƠNG................................. 41
2.3. HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA MÔ HÌNH BIOGAS CHỌN LỰA HUYỆN TẠI ĐÔ
LƯƠNG- NGHỆ AN.................................................................................................................. 43
2.3.1. Chi phí của việc áp dụng mô hình Biogas:........................................................43
2.3.2. Lợi ích của việc áp dụng mô hình biogas...........................................................44
2.3.4. Hiệu quả về bảo vệ môi trường ..........................................................................48
2.3.4. Hiệu quả xã hội...................................................................................................49
2.4. PHÂN TÍCH NHẠY CẢM:................................................................................................49
2.4.1. Ảnh hưởng của chi phí đến NPV........................................................................49
2.4.2. Ảnh hưởng của chi phí chất đốt, thắp sáng tới NPV..........................................51
CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP ĐỂ MỞ RỘNẠM VI ÁP DỤNG VÀ NÂNG CAO HIỆU
QUẢ CỦA CÁC MÔ HÌNH BIOGAS............................................................................54
3.1. GIẢI PHÁP NHÂN RỘNG MÔ HÌNH BIOGAS. .......................................................... 54
3.2. GIẢI PHÁP NÂNG CAO IỆU QUẢ MÔ HÌNH BIOGAS:........................................ 57
PHẦN III- KẾT LUẬKIẾN NGHỊ................................................................................ 59
1. KẾT LUẬN: .............................................................................................................59
2. KIẾN NGHỊ:.........................................................................................................60
2.1. Kiến nghị đối với nhà nước và các cấp quản lý.................................................................. 60
2.2. Kiến nghị đối với các đơn vị sản xuất................................................................................. 60
2.3. Kiến nghị đối với người dân................................................................................................61
ii
DANH MỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
CBA
: Phân tích lợi ích- chi phí
: Tỷ lệ cacbon/nito
C/N
TCN
: Tiêu chuẩn ngành
NN& PTNT
NPV
: Nông nghiệp và phát triển nông thôn.
: Giá trị hiện tại ròng.
: Lợi ích/ Chi phí.
B /C
KSH
: Khí sinh học.
FAO
: Tổ chức nông- lương Liên hợp quốc.
: Quỹ nhi đồng liên hợp quốc.
: An toàn giao thông.
: Phòng chống cháy rừng
: Phòng chống lụt bão.
: Ủy ban nhân dân.
UNICEP
ATGT
PCCR
PCLB
UBND
HĐND
GD- ĐT
XDCB
NL
: Hội đnhân dân.
: Giáo dục- Đào tạo.
: Xây dựng cơ bản.
: Nhiên liệu
iii
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ, HÌNH VẼ
Sơ đồ 1: Quá trình lên men khí metan............................................................................9
Sơ đồ 2: Nguyên lí công nghệ lên men ........................................................................11
Hình 1.1: Thiết bị khí sinh học nắp cố định .................................................................12
Hình 1.2: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.1................................................13
Hình 1.3: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.2................................................13
Hình 1.4: Hầm sinh khối có nắp di động......................................................................14
Hình 1.5: Thiết bị sản xuất khí sinh học dạng túi.........................................................15
Hình 1.6. Hầm sinh khí kiểu nước ngoài......................................................................16
iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Đặc tính và lượng khí sinh ra của một số nguyên liệu......................................8
Bảng 2: Hiện trạng sử dụng Biogas tại 16 tỉnh miền Bắc và miền Trung do VACVINA
tiến hành ......................................................................................................................27
Bảng 3: Số lượng nông hộ áp dụng mô hình biogas theo vùng qua các năm ..............42
Bảng 4: Chi phí xây dựng hầm Biogas thể tích 11m3 ..................................................43
Bảng 5: Mục đích sử dụng Biogas tại Đô Lương.........................................................44
Bảng 6: Mức chỉ tiêu bình quân hàng tháng cho các loại nguyên liệu của hộ điều tra .......... 44
Bảng 7. Chi phí củi và gas tiết kiệm được khi nông hộ sử dụng Biogas đối với nhóm
hộ không sử dụng Biogas ............................................................................................45
Bảng 8: Số hộ sử dụng chất thải từ mô hình Biogas cho trồng trọt và nuôi cá............46
Bảng 9: Chi phí phân bón và thức ăn cá ết kiệm được nhờ sử dụng chất thải Biogas
phân theo nhóm hộ .......................................................................................................47
Bảng 10: Lượng hoá giá trị bằng tiền khi làm giảm phát thải khí nhà kính.................49
Bảng 11: Chi phí xây dựng mô hình Biogas qua các năm ...........................................50
Bảng 12: Tổng chi pcác năm .............................................................................51
Bảng 13: Sự thay đổi NPV khi chi phí thay đổi...........................................................51
Bảng 14: Chi pchất đốt và thắp sáng trước và sau khi có Biogas............................52
Bảng 15: Khoản chi phí tiết kiệm.................................................................................52
Bảng 1ổng lợi ích của mô hình Biogas qua các năm.............................................52
v
TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đô lương là huyện có tiềm năng lớn về sản lượng Biogas và đang áp dụng
thành công mô hình này vào thực tiễn địa phương.
Mô hình Biogas được chọn lựa tại huyện Đô Lương là mô hình hầm sinh khí ó
nắp cố định. Bước đầu mô hình Biogas đã mang lại hiệu quả cả về kinh tế, môi trường
lẫn xã hội cho người dân. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng mô hình này lại bộc lộ
một số nhược điểm như do hầm làm bằng xi măng cho nên không thể đảm bảo kín khí
tuyệt đối, hầm dễ bị nứt, chiếm vị trí không gian lớn… Do đó, để đánh giá tình hình áp
dụng mô hình Biogas trên địa bàn huyện Đô Lương- Nghệ An và hệ thống hóa hiệu
quả về kinh tế, môi trường cũng như đề xuất những giải pháp nhằm sử dụng năng
lượng Biogas hiệu quả nên em đac chọn đề tài “Đánh giá tình hình áp dụng mô hình
Biogas và phân tích kinh tế một số mô hình biogas chọn lựa tại huyện Đô Lương-
Nghệ An” làm luận văn tốt nghiệp của mình.
2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp duy vật lịch sử duy vật biện chứng, đây là phương pháp
chung sử dụng xuyên suốt đề tài..
- Phương pháp thống kê.
- Phương pháhân ch lợi ích chi phí (CBA), phương pháp so sánh
3. Kết quả nghcứu và những đóng góp khoa học của luận văn
Nghiên cu đã mô tả sơ bộ về mô hình Biogas từ nguồn nguyên liệu để sản xuất
Biogas đến quy trh hoạt động của mô hình cũng như lợi ích mà mô hình Biogas
mang lạLợi ích mà hầm sinh khí Biogas mang lại bao gồm lợi ích về kinh tế, lợi ích
về môi trường và lợi ích về mặt xã hội.
Đánh giá tình hình thực hiện Biogas tại huyện Đô Lương cũng như tìm hiểu mô
hình Biogas được chon lựa. Phân tích kinh tế hiệu quả mà mô hình Biogas được chon
lựa mang lại tại địa phương. Đề tài đưa ra một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả và
mở rộng mô hình Biogas trên địa bàn huyện Đô Lương- Nghệ An./.
vi
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Như chúng ta đã biết, vấn đề năng lượng hiện nay đang là vấn đề toàn cầu thu
hút sự quan tâm của mọi quốc gia trên thế giới. Vấn đề này đặc biệt cấp bách đối vi
Việt Nam bởi theo đánh giá của Liên Hợp Quốc thì Việt Nam là một trong năm nước
chịu tổn thương nặng nề do biến đổi khí hậu. Do đó để đảm bảo cân bằng giữa sự phát
triển kinh tế với vấn đề năng lượng cũng như môi trường cần tìm ra các nguồn năng
lượng thay thế như năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng
lượng sinh khối, địa nhiệt hay cả sóng biển). Việt Nam trong những năm gần đây năng
lượng tái tạo đã được quan tâm thích đáng trong các chương trình phát triển năng
lượng quốc gia, trong đó năng lượng sinh khối và khí sinh học được chúng ta tập trung
phát triển nhiều hơn cả. Với khoảng 73% dân số sống ở vùng nông thôn, phát triển
kinh tế nông nghiệp và nông thôn là một trong những mục tiêu được Đảng và Nhà
nước hết sức chú trọng, trong đó có phát triển kinh tế hộ gia đình thông qua các hoạt
động phát triển chăn nuôi. Tuy nhiên, bcạnh việc sản xuất và cung cấp một lượng
lớn sản phẩm quan trọng cho nhu cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng đã gây nên
nhiều vấn đề tiêu cực về môi trường. Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng trực tiếp
được thải ra hàng nì còn có sự hình thành và thải ra một cách gián tiếp các khí
thải gây hiệu ứng nhà nh như: CO2, CH4, N2O… chăn nuôi hiện đang đóng góp tới
18% hiệu ứng g lên của trái đất, và theo dự đoán các loại chất thải này sẽ tăng lên
trong thời gian tớiTheo báo cáo của Cục chăn nuôi, hàng năm đàn vật nuôi thải ra 80
triệu tấất thải rắn gồm: phân, chất độn chuồng, thức ăn thừa, xác gia súc, gia cầm
chết, và các chất thải lò mổ, vài chục tỷ khối chất thải lỏng và hàng trăm triệu tấn chất
thải khí nên việc xử lý chất thải chăn nuôi ngày càng được các cơ quan quản lý nhà
nước, cộng đồng và chính những người chăn nuôi quan tâm. Ước tính chỉ có khoảng
40-70% chất thải rắn được xử lý số còn lại thải thẳng ra ao, hồ, kênh, rạch... Do dó,
việc đặt ra quản lý chất thải chăn nuôi để vừa ngăn chặn tác nhân gây ô nhiễm từ chất
thải này vừa tái tạo năng lượng phục vụ sản xuất đang là vấn đề cấp bách. Một trong
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
1
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
những công nghệ mà cho đến hiện nay có thể phần nào đáp ứng được những yêu cầu
về giải quyết chất thải chăn nuôi và làm cải thiện môi trường trong chăn nuôi đó là
công nghệ khí sinh học- biogas. Ở nước ta, Biogas được nghiên cứu và ứng dụng từ
những năm đầu của thập niên 60 và bước đầu đã mang lại những kết quả khả quan. Do
đó, em đã chọn đề tài “Đánh giá tình hình áp dụng mô hình Biogas và phân tích
kinh tế một số mô hình biogas chọn lựa tại huyện Đô Lương- Nghệ An” để tìm
hiểu sâu hơn về công nghệ khí sinh học cũng như tình hình áp dụng mô hình biogas để
giảm thiểu ô nhiễm và hiệu quả kinh tế của mô hình này mang lại.
2. MỤC TIÊU VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu:
- Đánh giá tình hình áp dụng mô hình Biogas trên địa bàn huyện Đô Lương-
Nghệ An
- Hệ thống hóa hiệu quả về kinh tế và vấn đề môi trường khi áp dụng mô hình
Biogas được lựa chọn.
- Đề xuất giải pháp sử dụng năng ượng Biogas hiệu quả.
2.2. Đối tượng nghiên cứu:
Do khả năng và thời gian có hạn nên vấn đề mà em tập trung nghiên cứu là tình
hình áp dụng và hiệu quả kih tế cũng như lợi ích về môi trường của mô hình biogas
được áp dụng ở các ộ tại huyện Đô Lương- Nghệ An.
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phươnpháp duy vật biện chứng và duy vật lịch sử làm phương pháp luận:
Phương pháp này nhằm xây dựng tiền đề lý luận cho đề tài. Trên cơ sở đó, xem xét các
sự vật tượng, sự vận động và biến đổi của nó trong mối quan hệ và liên hệ chặt chẽ
với nhau. Thông qua cách nhìn nhận vấn đề đó để có cơ sở đánh giá bản chất các sự vật,
hiện tượng trong điều kiện cụ thể tại huyện Đô Lương
- Phương pháp điều tra thu thập số liệu: Đây là phương pháp điều tra xã hội học,
thu thập thông tin về các hiện tượng và quá trình kinh tế - xã hội trong điều kiện không
gian và địa điểm cụ thể nhằm phân tích đưa ra kiến nghị đúng đắn với công tác quản lý
xã hội. Điều tra xã hội học được thực hiện bằng nhiều cách: phỏng vấn gián tiếp như
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
2
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
viết thư tay, gửi email, phỏng vấn qua điện thoại,... và phỏng vấn gián tiếp như phỏng
vấn tiêu chuẩn, phỏng vấn cấu trúc, phỏng vấn tự do, phỏng vấn chuyên sâu. Số liệu ở
đây gồm:
+) Số liệu điều tra thực tế từ các hộ nông dân.
+) Số liệu thứ cấp được thu thập từ báo cáo tình hình kinh tế của huyện, sách
báo, internet....
- Phương pháp phân tích lợi ích chi phí (CBA), phương pháp so sánh.
- Phương pháp thực địa: Đây là phương pháp mà người nghiên cứu đặt chân
trực tiếp đến địa điểm tiến hành điều tra, nhìn nhận để đánh giá khách quan nhất.
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
Phạm vi không gian: đề tài tập trung nghiên cứu một số hộ gia đình áp dụng mô
hình khí sinh học Biogas trong chăn nuôi của những năm qua cũng như một số hộ
không áp dụng để tìm hiểu tại sao một số hộ áp dụng trong khi các hộ khác lại không
áp dụng trên địa bàn huyện Đô Lương, tỉnh Nghệ An.
Phạm vi thời gian: trong thời gin thực tập của sinh viên kéo dài 3 tháng từ
02/02/2012 đến 20/04/2012.
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
3
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
PHẦN II: NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ PHÂN TÍCH
KINH TẾ VÀ NHÂN RỘNG MÔ HÌNH BIOGAS CẤP HỘ.
1.1. MÔ HÌNH BIOGAS:
1.1.1. Khái niệm về Biogas:
Biogas là sản phẩm khí của quá trình lên men kị khí phân giải các hợp chất hữu
cơ phức tạp thành những hợp chất hữu cơ đơn giản trong đó có sảphẩm chính mà
chúng ta cần là khí metan. Khí này có thể sử dụng như là một loại nhiên liệu dùng để
sinh nhiệt. Thành phần chủ yếu của biogas gồm : CH4 (40-70 %), CO2 (35-40 %) và
các khí khác với hàm lượng thấp như H2S, H2, O2, N2 …
Khí CH4 sinh ra của biogas là một khí rất có ích cho cuộc sống của con người
và góp phần vào việc giải quyết triệt để vấn đề môi trường, đặc biệt là trong ngành
chăn nuôi có thể nói công nghệ này mang lại rất nhiều lợi ích, và góp phần rất lớn
trong việc phát triển kinh tế đất nước; biệt là đối với các nước đang phát triển như
chúng ta hiện nay. Đối với nước ta mặc dù công nghệ này mới được phát triển cách
đây không lâu, khoảng đầu thập niên 60 nhưng khí CH4 sinh ra đã được ứng dụng vào
rất nhiều mục đích và mang li rất nhiều kết quả, chúng ta sẽ tìm hiểu các lợi ích chính
mà biogas đã mang l:
- Thứ nhất: lợi ích về mặt xã hội
- Thứ hai: lợi ích trong nông nghiệp
- Thứ ba: lợi ích môi trường.
2. Lợi ích của mô hình Biogas:
1.1.2.1. Giải quyết vấn đề chất đốt,lợi ích xã hội
Việc phát triển khí sinh học là một bước tiến quan trọng để tiến tới giải quyết
vấn đề thiếu chất đốt ở nông thôn, đó là mối quan tâm của cộng đồng dân cư nông
thôn. Sử dụng biogas, một chất đốt thu được từ các nguồn sinh vật dồi dào trong tự
nhiên, là một nguồn thay thế cho các nhiên liệu rắn như than và củi đã mang lại một
sự thay đổi cơ bản trong lịch sử chất đốt đối với các vùng nông thôn. Đó là một sáng
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
4
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
tạo kỹ thuật quan trọng không chỉ giải quyết chất đốt cho nông dân và các dân cư ở
nông thôn mà còn tiết kiệm được một lượng lớn than cho quốc gia.
Phát triển biogas còn giải quyết được một số vấn đề nảy sinh khác do thiếu chất
đốt... Một lượng lớn lao động trước đây dùng để kiếm củi và vận chuyển than có thể
đưa vào sản xuất nông nghiệp. Việc giảm nhu cầu đun củi đã giảm được nạn phá rừng
và tăng thêm diện tích rừng. Tiền để mua than và nhiên liệu rắn khác có thể tiết kiệm
được và giảm nhẹ gánh nặng tài chính cho người dân, hàng năm tiết kiệm được một số
tiền lớn cho quốc gia. Số lượng lớn than nhà nước cung cấp cho nông thôn và chi phí
khổng lồ vào việc vận chuyển cũng sẽ tiết kiệm được để đưa vào xây dựng công
nghiệp. Sau khi phát triển biogas người phụ nữ được giải phóng khỏi các việc vặt
trong gia đình và có thể tham gia vào sản xuất nông nghiệp nhiều hơn vì khi sử dụng
gas để nấu bếp thì tiết kiệm được nhiều thời gian hơn là nấu bằng củi, do nhiệt năng
mà gas sinh ra khi cháy cao, vào khoảng 44.106 J/kg so với củi khô là 10.106 J/kg. Sử
dụng biogas hiệu quả cũng là một hình thức tiết kiệm điện năng và tiền bạc. Một ví dụ
cụ thể: Ở tỉnh Vĩnh Long, với tổng đàheo hơn 320.000 con (năm 2009) thì lượng
phân thải ra hơn 300.000 tấn/năm. Theo tính toán của các nhà chuyên môn, mỗi con
heo thải ra môi trường khoảng 1 tấn phân/năm. Nếu thu gom hết, sử dụng sản xuất
biogas thì mỗi năm có thể sn xuất được 13,5 triệu khối khí mêtan, cung cấp gần 30
triệu KWh điện năntính bình quân giá điện hiện nay là 3000đ/kwh thì mỗi năm
có thể tiết kiệm được 90 tỉ đồng cho quốc gia và làm giảm đáng kể giá thành chăn nuôi
(khoảng 7- 10%. Biogas có thể dùng để thắp sáng và công suất của loại đèn dùng
biogas cũng rất đa dạng có thể đáp ứng được nhu cầu của mọi người.
2.2. Kích thích sản xuất nông nghiệp
Phát triển biogas là một con đường quan trọng để kích thích sản xuất nông
nghiệp. Biogas làm tăng đáng kể số lượng và chất lượng phân hữu cơ; phân người và
súc vật, rơm rạ và chất thải thực vật, các loại lá cây đều có thể trở thành phân bón sau
khi lên men qua phân hủy ở những hầm biogas đậy kín không khí. Thay vì trước kia
sau khi thu hoạch có thể mang rơm về nhà làm chất đốt thì bây giờ rơm được ủ trực
tiếp ngoài đồng để làm phân bón hoặc có thể mang về ủ trong hầm biogas vừa lấy
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
5
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
được khí gas để sử dụng mà lại có phân để bón cho ruộng, bã thải biogas còn dùng làm
thức ăn khô cho gia súc,các thành phần dinh dưỡng trong bã thải của biogas đã được
tăng lên rất nhiều lần. Thành phần nitơ của chúng được chuyển thành amoniac dễ dàng
hấp thụ hơn đối với các cây trồng, như vậy cải thiện được phân bón. Theo kết quả
nghiên cứu của các viện nông nghiệp thì thành phần amoniac của phân hữu cơ được ủ
men trong 30 ngày ở một hầm biogas đã tăng lên 19.3% và thành phần photphat hữu
ích tăng lên 31.8%. Ủ kín phân hữu cơ này trong các hầm biogas cũng ngăn cản được
sự bốc hơi và mất mát amoniac.
Phân được ủ trong các hầm biogas đã làm tăng năng suất nông nghiệp. Theo
thực nghiêm, năng suất ngô có thể tăng 28%, lúa nước tăng 10%, lúa mì tăng 12,5%,
bông tăng 24,7%.
Nếu dùng nước thải từ hầm biogas để ngâm hạt giống thì số lượng hạt giống
nảy mầm sẽ tăng cao hơn hẳn so với hạt giống không được ngâm phân.
Các thân cây, các loại cỏ dại mọc ở nước, lá cây và các chất thải khác đều là
những vật liệu tốt cho việc sản xuất biogas. Người nông dân có thể tích trữ được các
vật liệu này để đưa vào hầm biogas trong bất kỳ thời gian nào, do vậy làm tăng nguồn
phân bón cho cây trồng. Các chất hữu cơ như phân động vật, các loại cây xanh, sau khi
phân hủy để sản xuất biogas lại trở thành một loại phân hữu cơ giàu dinh dưỡng. Các
nguyên tố N,P,K củyên liệu sau khi phân hủy hầu như không bị tổn thất mà lại
chuyển hóa sang dạng hân mà cây trồng dễ hấp thụ. Thí nghiệm đã cho thấy phân
được phân hủy ong thiết bị biogas so với phân được lưu giữ trong bể chứa phân để
hở có hàm lượng tơ tổng số cao hơn là 14% và hàm lượng nito amoni cao hơn là
19,4%. thải của thiết bị cả phần lỏng và phần đặc khi sử dụng để bón cho cây đều
cho năng suất tăng. Khi được bón loại phân này thì cây trồng phát triển khỏe mạnh, ít
sâu bệnh. Tác dụng cải tạo đất của loại phân này cũng thể hiện rõ sau 2 – 3 năm bón
liên tiếp. Cung cấp thức ăn bổ sung cho chăn nuôi khi các chất hữu cơ phân hủy kỵ
khí, một phần quan trọng được chuyển hóa thành các axit amin mới do quá trình tăng
trưởng sinh khối của các vi khuẩn. Chẳng hạn với phân trâu, bò người ta đo được toàn
bộ các axit amin đã tăng 230% sau khi phân hủy. Ngoài ra một lượng lớn B12 đáng kể
được tổng hợp trong quá trình phân hủy. Để sử dụng được nguồn này làm thức ăn cho
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
6
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
gia súc, gia cầm người ta thường tiến hành lấy bã thải lên và tiến hành sấy khô, đóng
thành bánh và để dành cho gia súc, gia cầm sử dụng trực tiếp.
Nuôi thủy sản khi sử dụng bã thải làm thức ăn cho cá thì các chất dinh dưỡng
kích thích sự phát triển của các thực vật phù du lẫn các động vật phù du là nguồn thức
ăn cho cá. Do vậy sản lượng cá tăng đáng kể.
Nguồn chất thải biogas cũng là một loại thức ăn vô cùng tốt cho việc nuôi giun
của các hộ có nuôi giun.
1.1.2.3. Biogas góp phần cải thiện sức khỏe cộng đồng,bảo vệ môi trường.
Phát triển chương trình biogas cũng là con đường hiệu quả để giải quyết vấn đề
phân bón và cải thiện vệ sinh môi trường, tiêu chuẩn sức khỏe ở nông thôn. Nó là biện
pháp để thủ tiêu các trứng sán, giun, và các loại ký sinh trùng khác sống trong mọi loại
phân. Thu gom tất cả các phân thải của gia súc và người vào một hầm biogas là cách
giải quyết vấn đề chất thải tốt nhất. Viện ký sinh trùng của nhiều nước đã công bố rằng:
sau khi ủ lên men, bã thải chỉ còn rất ít trứng các ký sinh trùng.giun sán giảm bớt 95%,
số lượng trứng sán, giun và các ấu trùng gây hại khác tìm thấy có thể giảm tới 99%.
Nơi nào phát triển hầm khí sinh ốt, nơi đó sẽ kiểm soát có hiệu quả các bệnh
về kí sinh trùng và bệnh giun sán, vệ sinh nông thôn được biến đổi tốt hơn, người làm
nông nghiệp được bảo vệ, tiêu chuẩn chung về bảo vệ sức khỏe được nâng lên rõ rệt.
Ngoài ra như trên ta nói thì trong thành phần khí sinh học do phân hủy xác
của các sinh vật nên ột lượng lớn khí metan khoảng trên 50% lượng khí thoát ra
và 30% còn lại là cacbonic và hơi nước, đây là các khí góp một phần rất to lớn trong
việc gây nên hiệu ứg nhà kính- một vấn đề nóng bỏng không kém. Như vậy việc gom
xác động thực vật lại để phân hủy một chỗ và sử dụng khí metan là một cách góp
phần ginguy cơ gây hiệu ứng nhà kính.
1.1.2.4. Biogas và vấn đề cơ giới hóa nông nghiệp
Phát triển biogas cũng có thể tạo nên một nguồn nhiên liệu mới cho việc cơ giới
hóa nông nghiệp. Hiện nay, ở một số quốc gia trong đó có Việt Nam, biogas được dùng
với số lượng lớn không chỉ để nấu ăn, thắp sáng, mà còn để kéo các máy nông nghiệp.
Biogas được dùng như một loại nhiên liệu chất lượng cao để nấu ăn và thắp
sáng, cũng như cơ giới hóa, điện khí hóa nông nghiệp: biogas được dùng để chạy các
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
7
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
máy phát điện công suất nhỏ quy mô hộ gia đình, và một số động cơ khác. Như máy
cày công xuất nhỏ đặt gần các bể khí biogas và có dây dẫn nạp khí liên tục cho máy,
hoặc là có các bình trữ khí cỡ nhỏ lắp trên máy.
1.1.3. Nguồn nguyên liệu để sản xuất Biogas:
Nguyên liệu để làm biogas rất đa dạng và phong phú đối với các vùng nông
thôn gồm tất cả các rác thải nông nghiệp có khả năng phân hủy sinh học như là rơm,
cỏ, lá cây, trái cây, các loại rau quả hỏng, phân gia súc, gia cầm các loại. Tùy thuộc
vào mỗi loại nguyên liệu khác nhau mà lượng khí sinh ra nhiều hay ít khác nhau.
Trong quá trình hình thành khí thì một thống số quan trọng là tỉ số cacbon/nito (C/N)
của nguyên liệu. Vi sinh vật thường hay sử dụng nguồn hữu cơ cacbon nhanh hơn sử
dụng nitơ khoảng 30 lần. Do vậy nguyên liệu có tỉ lệ C/N là 30/1 sẽ thích hợp nhất cho
lên men kỵ khí.
Trong thực tế, người ta thường đảm bảo tỉ lệ trên trong khoảng 20 – 40. Phân
gia súc có tỉ lệ C/N trong giới hạn này, nên rất thích hợp và được xem là nguyên liệu
chủ yếu để sản xuất Biogas.
Bảng 1: Đặc tính và lượng khí sinh ra của một số nguyên liệu
Hàm
Lượng thải
SL khí hàng Tổng lượng khí
ngày ( lit/ngày) tính
(lit/kg/ngày) trungbình/con
Nguyên liệu
lượng chất hàng n
Tỷ lệ
khô (%)
(kg)
C/N
18-20
24-33
25-50
20-34
4-6
15-20
18-25
1,2-4
0,02-0,05
0,18-0,34
-
24-25
24-25
12-13
5-15
15-32
15-32
40-60
50-60
60-70
0,3-0,5
1,5-2,0
470
470
130
1,925
16,9
-
Phân bò
Phân trâu
Phân lợn
Phân gia cầm
Phân ni
Bèo tây tươi
Rơm rạ khô
2,9-10
12-15
48-117
80-85
-
-
VA-PHAT-TRIEN-NONG-NGHIEP-NONG-THON)
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
8
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
Ngoài ra quá trình hình thành khí còn chịu sự chi phối của nhiều yếu tố khác như:
- Ảnh hưởng của pH: pH thích hợp để hầm hoạt động là nằm trong khoảng 6,6-7,6
- Ảnh hưởng của nhiêt độ: nhiệt độ thích hợp là 350C-550C, nhiệt độ cao thì quá
trình diễn ra nhanh hơn, nhiệt độ thấp thì quá trình diễn ra chậm nhưng nết vượt
ngưỡng cho phép thì bể không hoạt động được do các vi khuẩn bị chết.
- Hàm lượng chất khô
- Thời gian lưu: đối với phân gia súc là 30-60 ngày và đối với thực vật là 100 ngày.
1.1.4. Quy trình hoạt động của mô hình Biogas:
1.1.4.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất Biogas:
Dựa vào các vi khuẩn yếm khí để lên men phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ sinh
ra một hỗn hợp khí có thể cháy được: H2 , H2S , NH3 , CH4 , C2H2 … trong đó CH4 là
sản phẩm khí chủ yếu (nên còn gọi là quá trình lên men khí metan).
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
Giai đoạn 3
Khối vi khuẩn
Khối vi
khuẩn
Chất hữu cơ,
carbohydrate,
chất béo,
H2 , CO2
Acid acetic
protein
Khối vi khuẩn
CH4 ,
CO2
Acid propionic
Acid butyric ,
Các rượu khác
& các thành
phần khác
H2 , CO2
Acid acetic
Tác dụng của vi
khuẩn lên men
Vi khuẩn
acetogenic
Sơ đồ 1: Quá trình lên men khí metan
Vi khuẩn sinh
khí Metan
+ Các yếu tố ảnh hưởng tới qá trình lên men:
- Điều kiện kỵ khí: không có O2 trong dịch lên men
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
9
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
- Nhiệt độ: Quy mô nhỏ thực hiện ở 30 – 350C, quy mô lớn có cơ khí hóa và tự
động hóa thực hiện ở 50 – 550C.
- Độ pH: 6,5 – 7,5 (nếu < 6,4 thì vi khuẩn giảm sinh trưởng và phát triển).
- Tỉ lệ C/N: 30/1 là tốt nhất.
- Tỉ lệ pha loãng : tỉ lệ nước/phân dao động từ 1/1 tới 7/1. Tỉ lệ pha loãng đối
với phân bò là 1/1, phân lợn là 2/1 đang được phổ biến nhất.
- Sự có mặt của không khí và độc tố : tuyệt đối không có O2. Các ion NH4, Ca, K,
Zn, SO4 ở nồng độ cao có ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh metan.
- Đặc tính của nhiên liệu.
- Tốc độ bổ sung nguyên liệu: bổ sung đều đặn thì sản lượng khí thu được cao.
- Khuấy đảo môi trường lên men: tăng cường sự tiếp xúc cơ chất.
- Thời gian lên men : 30 – 60 ngày.
1.1.4.2. Quy trình sản xuất Biogas:
Quy trình sản xuất Biogas tuân theo 3 giai đoạn chính:
- Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu
Chọn lọc và xử lí nguyên liệu phù hợp với yêu cầu sau: giàu xenluloza, ít ligin,
NH4 ban đầu khoảng 2000 mg/1, tỉ lệ C/N từ 20 – 30, hòa tan trong nước ( hàm lượng
chất khô từ 9 – 9,4%, với chất tan dễ tiêu khoảng 7%)
- Giai đoạn l: có thể lên men theo mẻ, liên tục hoặc bán liên tục.
+ Nạp từng mẻ: oàn bộ nguyên liệu được nạp đầy vào các thiết bị một lần. Mẻ
nguyên liệu này hân huỷ dần và cho khí sử dụng. Sau một thời gian đủ để nguyên liệu
phân huỷ gần hết, toàn bộ nguyên liệu được lấy ra và thay bằng một mẻ nguyên liệu
mới, thian mỗi mẻ thường kéo dài từ 3 – 5 tháng.
+ Nạp liên tục: nguyên liệu được nạp đầy lúc mới đưa thiết bị vào hoạt động.
Sau một thời gian ngắn, nguyên liệu được bổ sung thường xuyên. Khi đó một phần
nguyên liệu được phân huỷ được lấy đi để nhường chỗ cho phần nguyên liệu mới nạp
vào. Trong quá trình phân huỷ, chỉ một phần nguyên liệu được chuyển hoá thành
KSH, phần còn lại được lấy ra cùng với nước pha loãng gọi là bã thải.
- Giai đoạn sau lên men: thu và làm sạch khí.
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
10
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
Tái sử dụng
Bùn thải
Nguyên liệu
(phân, rác…)
Lò phản ứng khí
Phối chế (nguyên
liệu, nước)
sinh metan
Bổ sung giống VSV
Sử dụng
Nước ra
Xử lý
Thu khí
Nước ra
Đem sử dụng hoặc
Mùn (chế biến
sử lí hiếu khí tiếp
phân bò)
Sơ đồ 2: Nguyên lí công nghệ lên men
1.1.5. Các loại hầm Biogas:
Hầm biogas hiện nay được chia rhai loại chính tùy theo hình thức nạp nhiên
liệu đó là loại hầm nạp bán liên tục và loại hầm nạp nguyên liệu theo từng mẻ.
1.1.5.1. Loại hầm nạp theo từng mẻ:
Loại hầm này guyên liệu được nạp vào hầm theo kiểu từng mẻ và mỗi mẻ
trải qua thời gian phân ủy hết thì sẽ được nạp vào thay thế bằng một mẻ nguyên liệu
mới. Loại này tờng làm đối với các nơi có nguồn nguyên liệu lớn, dồi dào và thường
tập trung; chủ yếu à loại hầm dùng túi ủ loại lớn và thường đào hầm ủ. Nguyên liệu
thường ác thải của các nhà máy tinh bột, hay là các hợp tác xã dùng để xử lý một
lượng lớn rác thải nông nghiêp, nguyên liệu được nạp vào một lần và đậy kín nắp lại.
Loại này không thích hợp cho các hộ gia đình chăn nuôi có quy mô nhỏ, chỉ dùng cho
các khu vực có một nguồn nguyên liệu dồi dào. Chi phí để lắp đặt cũng tương đối rẻ so
với lợi nhuận mà nó mang lại. Thường là các hầm không xây mà đào trên mặt đất cho
nên loại này yêu cầu một diện tích khá lớn và phải xa khu dân cư để tránh các vấn đề
xảy ra ngoài ý muốn như các tai nạn do rò rỉ khí gas hay là các mùi khó chịu. Nhưng
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
11
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
ngược lại thì loại này lại có thể xử lý được một lượng rác thải hữu cơ vô cùng to lớn và
lượng khí hầm này sinh ra thì rất là mạnh.
1.1.5.2. Loại bán liên tục
1.1.5.2.1. Loại hầm biogas sinh khí kiểu vòm cố định
Loại này được cấu tạo gồm:
Bể kín khí xây dựng bằng vật liệu gạch đá, bêtông, đỉnh hầm và đáy có dạng
bán cầu, được làm kín, không cho thấm thoát khí ra ngoài bằng cách trát một số lớp
vữa trên bề mặt phía trong của hầm. Hầm này thường được cung cấp nguyên liệu theo
kiểu bán liên tục mỗi ngày hoặc vài ngày một lần, khí sinh ra tăng lên và được tích lại
ở phần vòm phía trên. Áp suất khí lên vòm có thể đạt tới 1-1,5m áp lực nước. Các chất
liệu cung cấp cho các loại hầm sinh khí này thường là các loại phân, và chất thải nông
nghiệp. Sản lượng khí sinh ra vào khoảng 0,1-0,2 dung tích trên một khối lượng dung
tích tương đương trong ngày, thời gian ủ trong hầm là 60 ngày ở nhiệt độ 250C.
Hình 1.1: Thiết bị khí sinh học nắp cố định
Hiện nay công nghệ Biogas theo hai mô hình KT1 và KT2 là khá phổ biến.
Công nghệ khí sinh học nắp cố định vòm cầu kiểu KT1 và KT2 có thể tích phân giải từ
4,2 m3 đến 48,8m3. KT1 và KT2 là hai thiết kế mẫu được xây dựng theo tiêu chuẩn
ngành 10TCN 492:499-2003 và 10TCN 97:102-2006 do Bộ NN&PTNT ban hành.
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
12
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: PGS.TS. Bùi Dũng Thể
Hình 1.2: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.1
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.
Hình 1.3: Thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT.2
Kiểu KT2 phù hợp với những vùng có nền đất yếu, mực nước ngầm cao, khó
đào sâu diện tích mặt bằng rộng.
*) Ưu điểm:
- Không có bộ phận nào bằng thép, chủ yếu bằng xi măng. Do đó giá thành xây
dựng hầm biogas này tương đối rẻ, xây dựng thiết kế kỹ thuật tương đối đơn giản và dễ làm.
- Có thể xây hầm ẩn trong lòng đất để ít tốn diện tích đất trong nông nghiệp.
SVTH: Nguyễn Thị Thơm – K42 KTTNMT
13
Tải về để xem bản đầy đủ
78 trang
54580
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Đánh giá tình hình áp dụng mô hình Biogas và phân tích kinh tế một số mô hình biogas chọn lựa tại huyện Đô Lương - Nghệ An", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- khoa_luan_danh_gia_tinh_hinh_ap_dung_mo_hinh_biogas_va_phan.pdf
