Ảnh hưởng nồng độ phân bò lên khả năng sinh gas của hầm ủ KT1 trung quốc

iv
TÓM TẮT

TRẦN VŨ QUỐC BÌNH, Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh. Tháng 9/2005. "ẢNH
HƢỞNG NỒNG ĐỘ PHÂN BÒ LÊN KHẢ NĂNG SINH GAS CỦA HẦM Ủ KT1
TRUNG QUỐC".
Giáo viên hƣớng dẫn:
TS. DƢƠNG NGUYÊN KHANG.
Đề tài đƣợc tiến hành từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2006 tại: trại bò sữa thực
nghiệm thuộc trung tâm chuyển giao Khoa Học và Công Nghệ Trƣờng Đại Học Nông
Lâm Tp. Hồ Chí Minh và hộ chăn nuôi bò sữa của cô Nguyễn Thị Mỹ Đức, 20/34
đƣờng Bình Chiểu, tổ 2, khu phố 3, Phƣờng Bình Chiểu, Quận Thủ Đức, Thành phố
Hồ Chí Minh.
Mục đích của thí nghiệm là khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ phân cho vào 3, 4 và
5% vật chất khô với thời gian lƣu trữ của phân là 10 và 20 ngày trên khả năng sinh gas
và các chỉ tiêu hóa lý của nƣớc thải đầu ra nhƣ: vật chất khô, pH, đạm tổng số, hàm
lƣợng amoniac, COD. Thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên 1 yếu tố
có 3 nghiệm thức là:
 3% vật chất khô cho vào với thời gian lƣu lại 20 ngày
 4% vật chất khô cho vào với thời gian lƣu lại 10 ngày
 5% vật chất khô cho vào với thời gian lƣu lại 20 ngày
Thí nghiệm đƣợc tiến hành trên các hầm xây thiết kế kiểu KT1 Trung Quốc có thể
tích 6 và 10 m
3
. Kết quả cho thấy đạm tổng số của chất thải đầu ra giảm trung bình
61% so với đạm tổng số của phân cho vào. Hàm lƣợng amoniac của chất thải đầu ra
giảm trung bình 15,7% so với hàm lƣợng amoniac của phân cho vào. COD ở đầu ra
giảm trung bình 74% so với phân cho vào. Kết quả thí nghiệm đã cho thấy ở nồng độ
vật chất khô 3% với thời gian lƣu lại phân 20 ngày thì khả năng xử lý phân và sinh gas
tốt nhất.
.






v
MỤC LỤC

TRANG
Trang tựa
Lời cảm tạ iii
Tóm tắt iv
Mục lục v
Danh sách các chữ viết tắt viii
Danh sách các bảng ix
Danh sách các hình x
Danh sách các sơ đồ và biểu đồ xi
1. PHẦN MỞ ĐẦU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục đích và yêu cầu 2
1.2.1 Mục đích 2
1.2.2 Yêu cầu 2
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1. Sơ lƣợc đặc điểm chất thải chăn nuôi 3
2.1.1. Chất thải rắn 3
2.1.1.1. Phân 3
2.1.1.2. Xác súc vật chết 5
2.1.1.3. Thức ăn dƣ thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải 5
2.1.2. Chất thải lỏng 5
2.1.3. Chất thải khí 6
2.2. Một số mô hình xử lý chất thải chăn nuôi 7
2.2.1. Sử dụng ao hồ để xử lý 7
2.2.2. Sử dụng thủy sinh thực vật để xử lý 7
2.2.3. Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo 8
2.3. Xử lý chất thải chăn nuôi bằng hệ thống ủ yếm khí biogas 9
2.3.1. Sơ lƣợc lịch sử 9
2.3.2. Khí sinh học 10
2.3.2.1. Đặc tính khí sinh học biogas 10
2.3.2.2. Đặc tính của khí CH
4
11
2.3.3. Cơ chế tạo thành khí sinh học trong hệ thống biogas 11



vi
2.3.3.1. Con đƣờng thứ nhất 12
2.3.3.2. Con đƣờng thứ hai 12
2.3.4. Một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sinh khí sinh học 13
2.3.4.1. Điều kiện kỵ khí tuyệt đối 13
2.3.4.2. Nhiệt độ 13
2.3.4.3. pH 13
2.3.4.4. Thời gian ủ 14
2.3.4.5. Hàm lƣợng chất rắn 14
2.3.4.6. Thành phần dinh dƣỡng 14
2.3.4.7. H
2
S 15
2.3.4.8. Các chất gây trở ngại quá trình lên men 15
2.3.4.9. Một số yếu tố khác 15
2.3.5. Vai trò của biogas trong sản xuất và đời sống 16
2.3.5.1. Cung cấp năng lƣợng 16
2.3.5.2. Hạn chế ô nhiễm, bảo vệ môi trƣờng 16
2.3.6. Một số hầm ủ biogas ở Việt Nam 17
2.3.6.1. Loại nắp trôi nổi 17
2.3.6.2. Loại hầm nắp cố định 17
2.3.6.3. Túi cao su và bao nylon 18
2.3.7. Tình hình nghiên cứu hiện nay 19
3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT 20
3.1. Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài 20
3.1.1. Thời gian 20
3.1.2. Địa điểm 20
3.1.3 Đối tƣợng khảo sát 20
3.2. Vật liệu 20
3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 21
3.3.1. Bố trí thí nghiệm 21
3.3.2. Quy trình thí nghiệm 22
3.3.2.1. Lấy mẫu 22
3.3.2.2. Thời gian khảo sát 22
3.3.2.3. Chỉ tiêu khảo sát 22
3.3.2.4. Xử lý số liệu 23
4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN 24
4.1. Điều kiện nhiệt độ 24



vii
4.2. Vật chất khô của phân cho vào và chất thải đầu ra 25
4.3. pH của phân cho vào và chất thải đầu ra 26
4.4. Đạm tổng số của phân cho vào và chất thải đầu ra 27
4.5. Hàm lƣợng amoniac của phân cho vào và chất thải đầu ra 28
4.6. COD của phân cho vào và chất thải đầu ra 30
4.7. Lƣợng gas sinh ra 31
5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36
5.1. Kết luận 36
5.2. Đề nghị 36
6. TÀI LIỆU THAM KHẢO 37



















viii
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

C/N Tỷ lệ cacbon/nitơ
Ctv Cộng tác viên
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
C Concentration
RT Retention Time
COD Chemical Oxygen Demand
E. coli Escherichia coli
VCK Vật chất khô
CHC Chất hữu cơ
SEM Sum error of mean
P Probability
CRT Nồng độ và thời gian lƣu lại



ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG
TRANG
Bảng 2.1. Số lƣợng chất thải của một số loài gia súc gia cầm 3
Bảng 2.2. Đặc tính của phân bò 4
Bảng 2.3. Thành phần các loại phân gia súc, gia cầm (%) 4
Bảng 2.4. Thành phần nƣớc tiểu của các loại gia súc ở Nhật Bản. 5
Bảng 2.5. Tỷ lệ C/N của một số loại phân 14
Bảng 3.1. Thông số bố trí thí nghiệm 21
Bảng 4.1. Vật chất khô của phân cho vào và chất thải đầu ra 25
Bảng 4.2. pH của phân cho vào và chất thải đầu ra 26
Bảng 4.3. Đạm tổng số của phân cho vào và chất thải đầu ra 27
Bảng 4.4. Hàm lƣợng amoniac của phân cho vào và chất thải đầu ra 29
Bảng 4.5. COD của phân cho vào và chất thải đầu ra 30
Bảng 4.6. Luợng gas sinh ra 32



x
DANH SÁCH CÁC HÌNH

TRANG
Hình 2.1. Mô hình thiết kế hầm xây nắp trôi nổi của Ấn Độ 17
Hình 2.2. Mô hình thiết kế hầm xây nắp cố định của Trung Quốc 18
Hình 2.3. Mô hình thiết kế túi ủ nylon 18
Hình 3.1. Hệ thống đo gas tại trƣờng 23
Hình 3.2. Hệ thống đo gas tại nông hộ 23




xi
DANH SÁCH SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ
TRANG
Sơ đồ 2.1. Các chất khí tạo ra từ chất thải gia súc và thức ăn 6
Sơ đồ 2.2. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ do vi khuẩn 12
Sơ đồ 2.3. Mô hình V – A – C – B kết hợp 16
Biểu đồ 4.1. Nhiệt độ môi trƣờng thí nghiệm 24
Biểu đồ 4.2. VCK của phân cho vào và chất thải đầu ra. 25
Biểu đồ 4.3. pH của phân cho vào và chất thải đầu ra 26
Biểu đồ 4.4. Đạm tổng số của phân cho vào và chất thải đầu ra 28
Biểu đồ 4.5. Hàm lƣợng amoniac của phân cho vào và chất thải đầu ra 29
Biểu đồ 4.6. Hàm lƣợng COD của phân cho vào và chất thải đầu ra 30
Biểu đồ 4.7. Lƣợng gas sinh ra theo thể tích 32
Biểu đồ 4.8. Lƣợng gas sinh ra theo vật chất khô 33
Biểu đồ 4.9. Lƣợng gas sinh ra theo chất hữu cơ 34
Biểu đồ 4.10. Lƣợng gas sinh ra theo phần trăm thể tích hầm ủ 35




1

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nhƣ chúng ta đã biết, ngành chăn nuôi ở nƣớc ta đã có nguồn gốc từ rất lâu đời
và cũng đóng góp quan trọng trong sự phát triển nền kinh tế đất nƣớc nói chung và
đáp ứng cho nhu cầu thực phẩm nói riêng. Song song với mặt tích cực là giải quyết
đƣợc nguồn thực phẩm cung cấp cho nhu cầu của mọi ngƣời thì ngành chăn nuôi cũng
ảnh hƣởng tiêu cực không nhỏ đến đời sống và sức khỏe của ngƣời dân. Đó là vấn đề
ô nhiễm môi trƣờng (ô nhiễm bầu không khí, đất, nƣớc…) do các chất thải từ quá
trình sản xuất chăn nuôi, đặc biệt là nƣớc thải chăn nuôi. Đã có nhiều giải pháp đề
nghị để xử lý chất thải này nhƣ: ủ phân bón cho trồng trọt, ủ phân làm chất đốt, nuôi
cá, nuôi bèo Tuy nhiên mỗi giải pháp sẽ tùy thuộc vào điều kiện chăn nuôi ở nông
hộ nhƣng với giải pháp xử lý phân bằng hầm xây biogas tạo khí sinh học làm chất đốt
là có khả thi và đã đƣợc sử dụng rộng rãi ở các nƣớc Châu Á. Nó không những làm
giảm tác động đến môi trƣờng mà còn nhiều ứng dụng nhƣ: trong đun nấu, thắp sáng,
chạy động cơ đốt trong và các ứng dụng khác.
Khí sinh học là hỗn hợp khí đƣợc sản sinh ra từ sự phân hủy những hợp chất hữu
cơ dƣới tác động của vi khuẩn trong môi trƣờng yếm khí. Hỗn hợp khí này chiếm tỷ lệ
lớn CH
4
, đây là chất khí chủ yếu tạo ra năng lƣợng khi đốt và lƣợng khí này có thể sử
dụng thay thế cho nguồn năng lƣợng đang cạn kiệt dần. Theo một số nghiên cứu cho
thấy rằng cứ 1 m
3
khí biogas, khi đốt, sẽ cho nhiệt lƣợng tƣơng đƣơng với 5,5 kg củi;
1,5 kwh điện; 1,6 kg than; 0,6 lít dầu. Lƣợng CH
4
sản xuất chịu ảnh hƣởng bởi quá
trình phân hủy sinh học, do đó số lƣợng khí sinh ra này sẽ tùy thuộc loại phân, tỷ lệ
phân nƣớc hay nồng độ phân gia súc cho vào, nhiệt độ môi trƣờng, thời gian lƣu lại
của phân … trong hệ thống phân hủy khí sinh học.
Đã có nhiều nghiên cứu về nồng độ phân thích hợp cho vào hầm ủ phân để tạo ra
nguồn chất đốt và xử lý tốt nguồn chất thải chăn nuôi (Phạm Văn Minh, 1995; Phan
Đức Quý, 1997; Long Đa, 1997). Các tác giả đã cho thấy rằng ở tỷ lệ phân nƣớc
khoảng 1:4 đến 1:6 sẽ có năng suất gas cao nhất, đồng thời thời gian lƣu lại của phân
càng lâu cũng đã cho năng suất gas cao và hiệu quả xử lý chất thải tốt hơn. Tuy nhiên
những kết quả nghiên cứu này đƣợc điều tra tại các hộ chăn nuôi trong thực tế sản xuất




2

nên chƣa xác định rõ nồng độ và thời gian lƣu lại của phân thích hợp nhất. Do đó
nghiên cứu nồng độ chất thải cho vào hầm xây biogas (% vật chất khô) và thời gian
lƣu lại của phân trong hệ thống là rất cần thiết. Vì những lý do trên, chúng tôi tiến
hành khảo sát trên các hệ thống hầm ủ phân làm chất đốt với đề tài “Ảnh hƣởng nồng
độ phân bò lên khả năng sinh gas của hầm ủ KT1 Trung Quốc”.
1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU
1.2.1. MỤC ĐÍCH: xem ảnh hƣởng nồng độ và thời gian lƣu lại phân bò trên khả
năng sinh gas của hệ thống ủ phân thiết kế dạng hầm xây KT1Trung Quốc.
1.2.2. YÊU CẦU: khảo sát các chỉ tiêu về lƣợng gas sinh ra tổng cộng, năng suất
sinh gas trên lƣợng vật chất khô của phân cho vào hầm, năng suất sinh gas trên lƣợng
chất hữu cơ của phân cho vào hầm, phần trăm gas sinh ra trên thể tích hầm và ảnh
hƣởng của nồng độ chất thải đầu ra của hầm biogas trên vật chất khô, chất hữu cơ,
đạm tổng số, hàm lƣợng amoniac, COD của chất thải đầu ra của hệ thống hầm ủ phân
làm chất đốt.

Xem chi tiết: Ảnh hưởng nồng độ phân bò lên khả năng sinh gas của hầm ủ KT1 trung quốc