25/08/2016

Tóm tắt: Khí sinh học (biogas) là một hỗn hợp khí được sinh ra từ quá trình phân huỷ những hợp chất hữa cơ dưới tác động của vi khuẩn trong môi trường yếm khí. Tại Việt Nam, công nghệ khí sinh học xuất hiện từ những năm 60 và phát triển khá mạnh trong giai đoạn từ 1991 đến nay với sự hỗ trợ từ nguồn vốn chính phủ hoặc các tổ chức quốc tế, trong khuôn khổ các dự án về vệ sinh môi trường, nông nghiệp và phát triển nông thôn với nhiều kiểu thiết bị khí sinh học như túi ủ PE, hầm vòm nắp cố định kiểu KT1, KT2, hầm VACVINA cải tiến,… Trong số các kiểu thiết bị khí sinh học đã và đang sử dụng hiện nay, hầm biogas bằng vật liệu composite do Chương trình khí sinh học quốc gia kiểm nghiệm và cho phép phổ biến có nhiều ưu điểm vượt trội, thích hợp với quy mô chăn nuôi hộ gia đình. Do vậy, việc ứng dụng bồn biogas bằng vật liệu composite xử lý chất thải chăn nuôi và thu hồi khí sinh học phục vụ sinh hoạt tại địa bàn nông thôn thành phố Đà Nẵng sẽ góp phần đáng kể trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí sinh hoạt, nâng cao thu nhập cho người dân.

1. GIỚI THIỆU

Hoà Vang là huyện ngoại thành bao bọc phía Tây thành phố Đà Nẵng, gồm 11 đơn vị hành chính trực thuộc , trong đó: Hoà Châu, Hoà Phước, Hoà Tiến là 3 xã đồng bằng, Hoà Phong, Hoà Khương, Hoà Nhơn, Hoà Sơn, Hoà Liên là các xã trung du và 3 xã miền núi là Hoà Phú, Hoà Ninh, Hoà Bắc.

Nông nghiệp giữ vai trò chủ lực, là ngành kinh tế quan trọng, đóng góp hàng năm trên 30% tổng giá trị kinh tế và thu hút khoảng 65% lao động của toàn huyện Hoà Vang. Trong đó chăn nuôi gia súc gia cầm đang tăng trưởng mạnh mẽ theo hướng gia trại và trang trại, góp phần phát triển kinh tế địa phương và xoá đói giảm nghèo. Tuy nhiên, việc xử lý các chất thải phát sinh từ quá trình chăn nuôi hiện nay vẫn chưa được quan tâm đúng mức, tại một số nơi, do quỹ đất chăn nuôi còn hạn chế nên chuồng trại nằm gần hoặc ngay trong khu dân cư, gây mất vệ sinh, ô nhiễm môi trường, gia tăng các nguy cơ lan truyền dịch bệnh. Việc xử lý hiệu quả các chất thải chăn nuôi sẽ mang lại những lợi ích thiết thực, không chỉ ngăn chặn ô nhiễm môi trường mà còn tận dụng được nguồn năng lượng khí sinh học để phục vụ sinh hoạt, sản xuất.

Những năm qua, trên địa bàn huyện Hoà Vang cũng đã đưa vào sử dụng nhiều loại thiết bị khí sinh học như bể biogas xây bằng gạch, xi măng theo mẫu KT1, KT2 do Bộ Nông nghiệp và PTNT ban hành trong Tiêu chuẩn ngành về công trính khí sinh học nhỏ. Đây là loại thiết bị khí sinh học đã được áp dụng từ lâu, phổ biến tại nhiều địa phương trong cả nước.Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng, các thiết bị này đã bộc lộ nhiều nhược điểm như kỹ thuật xây dựng phức tạp, đòi hỏi tay nghề thợ cao và tốn nhiều thời gian. Bể hay bị sụt lún gây nứt gãy, dùng một thời gian, do bị axit ăn mòn nên bề mặt vật liệu bị nhũn, dẫn đến rò rỉ khí ra ngoài, không khắc phục được. Bể lên men kỵ khí không đạt tối ưu nên lượng khí gas thu được ít, áp lực khí gas thấp không thể lắp thêm các thiết bị và phụ kiện khác. Ngoài ra bể không có khả năng tự điều tiết áp lực khí gas nên phải có van bảo vệ, không có khả năng tự động phá váng. Thực tế qua khảo sát một số hộ chăn nuôi trên địa bàn huyện có xây dựng bể biogas bằng gạch và xi măng, phần lớn chỉ sử dụng được thời gian khoảng 1-2 năm đầu, về sau bể không còn công năng, gây lãng phí tiền của, đồng thời chất thải chăn nuôi chưa xử lý tiếp tục tràn ra môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng.

Từ thực tế đó, việc áp dụng bồn biogas bằng vật liệu composite với những tính năng vượt trội đã được Chương trình khí sinh học quốc gia kiểm nghiệm và cho phép phổ biến tại huyện Hòa Vang sẽ góp phần giải quyết được tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi, hướng tới phát triển chăn nuôi bền vững, tăng thu nhập cho bà con nông dân, đảm bảo an sinh xã hội và xây dựng thành công Nông thôn mới.

II. TỔNG QUAN VỀ BỒN BIOGAS BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE

Vật liệu composite là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau nhằm tạo ra một vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn hẵn vật liệu ban đầu. Vật liệu composite được cấu tạo từ các  thành phần cốt nhằm đảm bảo cho composite có được các đặc tính cơ học cần thiết và vật liệu nền đảm bảo cho các thành phần của composite liên kết, làm việc hài hòa với nhau.

Tính năng ưu việt của vật liệu composite là có thể được sử dụng để chế tạo các kết cấu sản phẩm theo những yêu cầu kỹ thuật khác nhau với độ cứng, độ bền cơ học cao, có khả năng chịu nhiệt và chịu sự ăn mòn trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường. Loại vật liệu này đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng trong hầu hết các ngành, các lĩnh vực của nền kinh tế như: đóng tàu, cano, làm đồ trang trí nội thất, bồn chứa hóa chất,….

Bồn biogas composite có cấu trúc hình cầu, được phân thành các bộ phận có khả năng tháo rời.

1

Hình 1. Sơ đồ cấu tạo bồn biogas composite

Chú thích:

 

  1. Cửa nạp nguyên liệu
  2. Cửa xả nước thải (đẩy bã tự động)
  3. Ống dẫn khí
  4. Gờ phá váng tự động
  5. Bầu chứa khí
  6. Cửa xuống
  7. Cửa lên
 

Nguyên lý làm việc và tính năng của bể biogas composite như sau:

- Khi nạp nguyên liệu đến mức tối đa, lúc này bề mặt nguyên liệu nhổ và bị tách ra bởi 2 gờ phá váng (thu váng lại và xé váng).

- Trong quá trình hoạt động, lượng khí biogas sinh ra sẽ ép nguyên liệu nạp và nước trong bồn sang hai cột điều áp, áp suất trong bồn tăng lên đến mức cao nhất, bề mặt nguyên liệu nạp đạt mức tối thiểu, diện tích bề mặt nguyên liệu liệu đạt cực đại (giãn váng ra).

- Hai cột điều áp, điều chỉnh áp suất trong bồn biogas thông qua sự chênh lệch mực nước thủy tĩnh nên khi hoạt động, áp suất trong bồn rất cao, đảm bảo điều kiện nhiệt độ và nâng cao hiệu quả phân hủy của bồn.

- Mức nguyên liệu trong bồn dâng lên, hạ xuống theo sự thay đổi của lượng khí biogas chứa trong bồn, kết hợp với gờ phá váng làm cho gần như không có váng nổi, tạo điều kiện để bồn hoạt động tốt hơn.

- Cột điều áp bên cửa nạp ngoài tác dụng điều áp còn là nơi ủ nguyên liệu sơ bộ, kích thích khả năng hoạt động của vi khuẩn, tạo điều kiện cho bồn hoạt động với hiệu suất cao. Cửa xuống của cột điều áp bên cửa nạp rất nhỏ, có tác dụng như van một chiều, chỉ cho phân xuống, hạn chế phân tươi nổi lên.4

- Cột điều áp bên cửa xả có cửa lên tương đối rộng, làm nhiệm vụ đẩy bã thải nổi ra ngoài và là cửa để thao tác vệ sinh, bảo dưỡng bồn biogas.

So với các bể biogas xây gạch, bồn biogas bằng vật liệu composite có những tính năng vượt trội như bền, không bị ăn mòn, chịu lực tốt, kín tuyệt đối,… Dưới đây là bảng so sánh những ưu điểm của hai loại thiết bị khí sinh học này.

5

2

Hình 2. Sơ đồ lắp đặt bồn biogas bằng vật liệu composite

3

Hình 3. Bồn biogas composite lắp đặt tại xã Hòa Sơn, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng

Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm vượt trội kể trên, bồn biogas bằng vật liệu composite cũng có một số nhược điểm như dung tích bể nhỏ, phổ biến trên thị trường chỉ có 3 kích cỡ đường kính 1,90m – 2,25m – 2,40m, giá thành cao, trung bình khoảng 1,6 – 2,5 triệu đồng/m3 tùy theo kích cỡ hầm lớn hay nhỏ, chất lượng bồn phụ thuộc vào tỷ lệ pha trộn nguyên liệu cũng như tay nghề thợ chế tạo.

III. TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG MÔ HÌNH BIOGAS BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE TẠI XÃ HÒA SƠN VÀ HÒA LIÊN

Trong khuôn khổ đề án “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và ứng dụng năng lượng tái tạo trên địa bàn thành phố”, năm 2013, Trung tâm Tiết kiệm Năng lượng và Tư vấn chuyển giao công nghệ Đà Nẵng (DECC) đã triển khai thực hiện mô hình biogas xử lý chất thải chăn nuôi và thu hồi khí sinh học phục vụ sinh hoạt cho các hộ chăn nuôi thuộc địa bàn xã Hòa Sơn, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng. Cụ thể DECC đã hỗ trợ lắp đặt, chuyển giao công nghệ 04 mô hình biogas bằng vật liệu composite cho 04 hộ chăn nuôi tại các thôn An Ngãi Tây 1, An Ngãi Tây 2, An Ngãi Tây 3 và thôn Tùng Sơn. Tất cả các mô hình này đã được bàn giao cho các hộ dân đưa vào sử dụng từ tháng 08/2013 và từ đó đến nay vẫn hoạt động ổn định, xử lý được chất thải chăn nuôi, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời đảm bảo cung cấp đủ khí biogas cho việc đun nấu phục vụ sinh hoạt gia đình.

4

Hình 4. Bồn biogas composite

Trong năm 2014, tiếp tục triển khai thực hiện Đề án “Sử dụng năng lượng tiết kiệm và ứng dụng năng lượng tái tạo trên địa bàn thành phố và Chương trình mục tiêu quốc gia xây dựng Nông thôn mới, DECC tiếp tục hỗ trợ lắp đặt, chuyển giao công nghệ 03 mô hình biogas bằng việt liệu composite cho 03 hộ chăn nuôi tại xã Hòa Sơn (các thôn An Ngãi Đông, Phú Thường và Hòa Khê) và 04 hộ chăn nuôi tại xã Hòa Liên (các thôn Vân Dương 1, Vân Dương 2), đồng thời tổ chức thành công hội thảo nhân rộng mô hình cho các hộ chăn nuôi trên địa bàn hai xã Hòa Sơn và Hòa Liên.

Việc triển khai thực hiện thành công các mô hình sử dụng bồn biogas bằng vật liệu composite để xử lý chất thải chăn nuôi và thu hồi khí sinh học phục vụ sinh hoạt tại 2 xã Hòa Sơn và Hòa Liên đã mang lại những hiệu quả tích cực về mặt kinh tế, xã hội và môi trường. Lượng khí biogas thu hồi được đã giúp các hộ gia đình tiết kiệm được khoảng 200.000 – 300.000 đồng/tháng chi phí mua gas công nghiệp và than, củi để đun nấu. Chất thải chăn nuôi được thu gom, xử lý không còn thải tràn lan, gây mất vệ sinh và ô nhiễm môi trường. Từ đó góp phần giảm thiểu nguy cơ lan truyền dịch bệnh, bảo vệ sức khoẻ của người dân, đồng thời giúp các hộ gia đình yên tâm chăn nuôi, không lo gây hôi thối, ảnh hưởng đến các hộ xung quanh.

Từ thực tế triển khai các mô hình bồn biogas bằng vật liệu composite xử lý chất thải chăn nuôi và thu hồi khí sinh học phục vụ sinh hoạt tại một số hộ chăn nuôi trên địa bàn xã Hoà Sơn và Hoà Liên, chúng tôi nhận thấy rằng với quy mô chăn nuôi hiện nay của các hộ gia đình khá phù hợp để sử dụng các loại bồn biogas composite chế tạo sẳn, đây là một hướng đi mới góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi, tận dụng được một nguồn năng lượng không hề nhỏ, giảm chi phí, tăng thu nhập cho bà con nông dân và đóng góp vào công cuộc xây dựng Nông thôn mới tại Hoà Sơn, Hoà Liên nói riêng và toàn huyện Hoà Vang nói chung.

Dương Hoàng Văn Bản


     
     
    © TRUNG TÂM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ ĐÀ NẴNG
    Trụ sở chính: 49 Thế Lữ, Sơn Trà, Đà Nẵng
    Điện thoại: 0236. 3891095       Fax: 0236.3892822
     
     
    © TRUNG TÂM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ ĐÀ NẴNG
    Trụ sở chính: 49 Thế Lữ, Sơn Trà, Đà Nẵng
    Điện thoại: 0236. 3891095       Fax: 0236.3892822