ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM PHẠM THỊ ÁNH Tên đề tài: “ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HẦM KHÍ BIOGAS TẠI THỊ XÃ QUẢNG YÊN– TỈNH QUẢNG NINH GIAI ĐOẠN 2011- 2013’’ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Khóa học: : 2010 - 2014 Thái Nguyên, năm 2014 MỤC LỤC PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1 1.1.Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích của đề tài 2 1.3. Yêu cầu của đề tài 2 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Cơ sở lý luận 3 2.2. Cơ sở khoa học của đề tài nghiên cứu 4 2.2.1. Một số khái niệm 4 2.2.2. Khí sinh học và sự phát triển bền vững 4 2.2.3. Quá trình sản sinh khí sinh học 5 2.2.4. Lợi ích của công nghệ khí sinh học 8 2.3. Cơ sở xây dựng phát triển công nghệ biogas ở thị xã Quảng Yên. 10 2.4. Nguồn gốc lịch sử phát triển 10 2.5. Công nghệ khí sinh học biogas trong nước và thế giới 10 2.5.1. Công nghệ khí sinh học trên thế giới 11 2.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước về biogas 12 PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 17 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành 17 3.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 17 3.3.1. Nội dung nghiên cứu 17 3.3.2. Phương pháp nghiên cứu 17 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 19 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội thị xã Quảng Yên – Quảng Ninh 19 4.1.1. Điều kiện tự nhiên 19 4.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội 22 Bảng 4.5. Giá trị sản xuất ngành chăn nuôi 25 4.1.3. Đánh giá chung điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 28 4.2. Tình hình sử dụng hầm ủ biogas ở thị xã Quảng Yên giai đoạn 29 2011 - 2013 29 4.2.1. Số lượng hầm ủ biogas theo năm và theo khu dân cư năm 2011- 2013 29 4.2.2.Hình thức xây dựng hầm ủ đến năm 2013 31 4.2.3. Qui mô và loại hình của các hầm ủ biogas trong thị xã Quảng Yên 32 4.2.4. Nguồn nguyên liệu cung cấp cho các hầm ủ 33 4.2.5. Mục đích kinh tế trong việc sử dụng biogas 34 4.2.6. Đánh giá chất lượng của các hầm ủ biogas 39 4.3. Đánh giá hiệu quả về kinh tế và môi trường của các hầm khí sinh học 41 4.3.1. Đánh giá hiệu quả về kinh tế từ việc sử dụng hầm ủ biogas ở thị xã Quảng Yên 41 4.3.2. Hiệu quả môi trường của các hầm ủ biogas tại thị xã Quảng Yên năm 2013 42 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 5.1. Kết luận 44 5.2. Đề nghị 44 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. : Xác định hệ số n và liều lượng chất nạp d. 5 Bảng 2.2. Lượng chất thải của vật nuôi bình quân/ngày 14 Bảng 4.1. Một số yếu tố khí hậu của thị xã Quảng Yên từ năm 1980 - 2012 20 Bảng 4.2. Cơ cấu các loại đất chính tại Quảng Yên năm 2013 21 Bảng 4.3. Hiện trạng và dự báo dân số thị xã Quảng Yên đến năm 2030 23 Bảng 4.4. Diện tích , giá trị sản xuất của ngành trồng trọt 24 Bảng 4.6.Số lượng hầm ủ biogas theo năm và theo khu dân cư năm 29 2010- 2013 29 Biểu đồ 4.1. Số hầm ủ hàng năm xây dựng ở thị xã Quảng Yên 30 Bảng 4.7. Hình thức xây dựng hầm ủ tính đến năm 2013 31 Bảng 4.8. Quy mô hầm ủ biogas ở Thị xã Quảng Yên giai đoạn 2011- 2013. 32 Bảng 4.9. Nguồn nguyên liệu cung cấp cho các hầm ủ trong thị xã Quảng Yên năm 2013 33 Bảng 4.10. Sử dụng khí biogas của nhân dân thị xã quảng Yên năm 2013 35 Bảng 4.11. Hiện trạng sử dụng phụ phẩm của các hầm ủ biogas thị xã Quảng Yên năm 2013 37 Bảng 4.12. Đánh giá chất lượng các hầm ủ biogas tại thị xã Quảng Yên của nhân dân. 39 Bảng 4.13. Hiệu quả kinh tế của các hầm ủ biogas tại thị xã Quảng Yên năm 2013 41 Bảng 4.14. Nhận xét của nhân dân về hầm khí sinh học đối với môi trường sống 42 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Hoạt động của hầm ủ biogas ở giai đoạn tích khí 7 Hình 2.2. Hoạt động của hầm ủ biogas ở giai đoạn xả khí 8 Biểu đồ 4.2. Quy mô hầm ủ tính theo thể tích 33 Biểu đồ 4.3. Hình thức sử dụng khí Biogas của người dân 36 Biểu đồ 4.4. Hình thức sử dụng chất thải của hầm Biogas 39 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Ý Nghĩa 1. CH 4 Khí metan 2. CO 2 ……………………………………………Cacbonic 3. H 2 S……………………………………………Sulfure hydro 4. KSH………………………………………… Khí sinh học 5. KTQD…………………………………………Kinh tế quốc dân 6. KTTĐ………………………………………….Kinh tế trọng điểm 7. O 2 …………………………………………… Oxi 8. Sở NN&PTNT……………………………… Sở Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn 9. Tổ chức SNV………………………………….Tổ chức phát triển Hà Lan 10. TNHH……………………………………… Trách nhiệm hữu hạn 11. VAC………………………………………….Vườn – ao – chuồng 12.VSV………………………………………… Vi sinh vật 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Hiện nay, cùng với xu thế phát triển chung của thế giới, Việt Nam đã và đang đẩy mạnh công tác hội nhập quốc tế, quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá đất nước. Nhưng song song với quá trình phát triển đó chúng ta phải đối mặt với những vấn về sự thiếu hụt về năng lượng, nhiên liệu và vấn đề ô nhiễm môi trường. Để giải quyết những vấn đề đó chúng ta đã nỗ lực để tìm ra những nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng sắp cạn kiệt nhằm phát triển một thế giới bền vững và trong sạch hơn. Một trong những giải pháp đó là tìm và sử dụng các loại nhiên liệu sạch thân thiện với môi trường thay thế cho loại nhiên liệu cũ (than, dầu, xăng ), trong đó khí sinh học (biogas) đã và đang được các nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam xử dụng và phát triển rộng rãi. Nước ta với ưu thế là một nước nông nghiệp (hơn 70 % dân số là sản xuất nông nghiệp), tập trung chủ yếu vào 2 ngành trồng trọt và chăn nuôi. Với khối lượng khổng lồ chất thải chăn nuôi vẫn chưa được sử lý dẫn tới lãng phí nguồn phân bón hữu cơ mà còn gây ô nhiễm môi trường đặc biệt là các vùng nông thôn. Giải quyết môi trường nông thôn là vấn đề bức bách. Có nhiều tổ chức phi chính phủ cũng như các đề án chương trình quốc gia về vệ sinh môi trường nông thôn được xây dựng phát triển. Trong đó chương trình khí sinh học cũng là đề án thường niên và phổ biến triển khai rộng khắp trên mọi vùng miền. Các trương trình dự án khí sinh học khi đưa vào thực tế được người dân hoàn toàn ủng hộ và tham gia nhiệt tình. Sử dụng khí sinh học làm nhiên liệu cho phép ta giải quyết đồng thời các vấn đề tồn tại trong xã hội hiên nay: Ô nhiễm môi trường, khủng hoảng năng lượng, sức khoẻ con người, phát triển kinh tế. Nhận thức được tầm quan trọng của dự án đối với đời sống người dân nói chung và tính năng ưu Việt của hầm khí biogas khi triển khai trên địa bàn thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh nói riêng, chúng tôi tiến hành thực hiện 2 đề tài: “Đánh giá hiện trạng sử dụng hầm khí Biogas tại thị xã Quảng Yên– tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2011- 2013’’. 1.2. Mục đích của đề tài - Đánh giá tình hình sử dụng hầm khí biogas trong các hộ gia đình tại thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh. - Hiệu quả kinh tế và tác động của nó tới môi trường sinh thái. - Đề ra các biện pháp có tính thiết thực phù hợp với địa phương nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng biogas. 1.3. Yêu cầu của đề tài - Tìm hiểu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của thị xã Quảng Yên. - Điều tra số lượng hộ sử dụng biogas, quy mô hầm ủ trong các hộ gia đình thị xã Quảng Yên – tỉnh Quảng Ninh. - Những lợi ích của Biogas đem lại. - Điều tra sơ bộ người dân về hiệu quả của biogas và những tác động tới môi trường. - Phân tích được thuận lợi, khó khăn trong quá trình sử dụng, quản lý công trình khí sinh học và khí sinh học. Đề ra các biện pháp có tính thiết thực phù hợp với địa phương nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng biogas. 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Ý nghĩa học tập: nâng cao kiến thức và kĩ năng, rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác bảo vệ môi trường, vận dụng, phát huy và nâng cao kiến thức đã học. - Ý nghĩa thực tiễn: nắm được thực trạng sử dụng hầm khí Biogas tại thị xã Quảng Yên – tỉnh Quảng Ninh và những hiệu quả mà nó mang lại. Đưa ra những biện pháp để đạt hiệu quả lớn nhất. 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở lý luận Công nghệ khí sinh học ngày càng được sử dụng phổ biến và rộng rãi không những ở nước ta mà còn ở nhiều nước trên thế giới. Công nghệ hầm khí sinh học (hầm khí biogas) được dùng để xử lý chất thải chăn nuôi và tạo ra khí gas phục vụ cho hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Đây mô hình vừa có thể xử lý ô nhiễm môi trường do nguồn chất thải trong chăn nuôi, vừa đem lại hiệu quả kinh tế thiết thực đặc biệt cho cuộc sống. Đối với những hộ chăn nuôi gia súc, gia cầm, thì công nghệ khí sinh học đã tận dụng nguồn chất thải của vật nuôi và triệt tiêu mùi khó chịu. Nước thải của hệ thống hầm khí biogas đã diệt hết 99% trứng giun sán, tận dụng làm phân vi sinh hoặc tưới rau sạch, mang lại nguồn phân bón an toàn cho canh tác, hạn chế côn trùng phát triển qua đó giúp giảm dịch hại từ 70-80% bảo vệ sức khoẻ của người dân. Công nghệ khí sinh học đem lại lợi ích cho kinh tế, xã hội cho người dân, đó là việc sử dụng hầm khí biogas giúp cho mỗi hộ gia đình tiết kiệm được từ 1.000.000-1.500.000 đồng/năm cho chi phí chất đốt (thắp sáng, đun nấu, sưởi ấm ). Hầm khí sinh học ngoài tác dụng xử lý phân, rác thải, vệ sinh môi trường, hạn chế chặt phá rừng lấy củi đun nấu mà còn góp phần cải thiện tích cực trong việc cải thiện điều kiện lao động và tạo ra nếp sống văn minh. Do đó mô hình hầm khí biogas ngày càng nhân rộng khắp trên mọi vùng miền của tổ quốc. Quảng Ninh là tỉnh có điều kiện khí hậu thuận lợi cho VSV phát triển quanh năm đó là cơ sở và tiền năng, cho việc xây dựng và xử dụng hầm khí biogas. Hàng năm các dự án xây dựng mới hầm khí biogas do tổ chức trong và ngoài tỉnh vẫn luôn được tiến hành triển khai đến các quận huyện trên địa bàn toàn tỉnh. Dự án khí sinh học có mặt tại thị xã Quảng Yên tỉnh Quảng Ninh đem lại lợi ích to lớn cho người dân: - Làm trong sạch môi trường. - Giải quyết vấn đề lao động. - Hỗ trợ người dân một phần kinh phí. 4 - Phát triển kinh tế hộ: tạo khí gas, phân bón trong sản xuất nông nghiệp, thúc đẩy chăn nuôi phát triển. Với những lợi ích và giá trị của dự án thì việc nghiên cứu, tìm hiểu tình hình sử dụng và quá trình hoạt động của hầm khí biogas là rất quan trọng để dự án được hoàn thiện và phát triển rộng khắp hơn. 2.2. Cơ sở khoa học của đề tài nghiên cứu 2.2.1. Một số khái niệm -Khí Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí mêtan (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ.Thành phần chính của Biogas là CH 4 - Chất thải chăn nuôi : là những chất thải của vật nuôi và cả những chất độn chuồng. Chất thải chăn nuôi được phân ra làm 3 loại: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Chất thải đó là một lượng lớn chất thải hữu cơ có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường rất cao. - Phân hủy yếm khí: là quá trình phân giải xảy ra trong điều kiện không có không khí. - Ô nhiễm môi trường là tình trạng môi trường bị ô nhiễm bởi các chất hóa học, sinh học gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các cơ thể sống khác. Khí sinh học là khí được sinh ra trong quá trình phân huỷ sinh học các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí sinh ra nguồn năng lượng tái tạo được. Quá trình phân huỷ sinh học kỵ khí xảy ra trong hầm Biogas là quá trình chuyển hoá sinh học các chất hữu cơ trong điều kiện không có Oxi (O 2 ) với sự tham gia tích cực của các vi sinh vật kỵ khí. Sản phẩm chính của quá trình này là khí Mêtan (CH 4 ), hay có thể gọi là khí sinh học (KSH), một phần nhỏ còn lại là các khí khác như Cacbonic (CO 2 ) và sulfure hydro (H 2 S) có mùi trứng thối. Trong thiên nhiên khí sinh học được sinh ra tại các vùng đầm lầy,đáy ao hồ tù đọng, trong bộ máy tiêu hoá của động vật. 2.2.2. Khí sinh học và sự phát triển bền vững Công nghệ sản xuất khí sinh học góp phần rất lớn giảm thải, pháp thải khí nhà kính, là nguồn nhiên liệu sạch và cơ bản cho thế hệ hiện tại và tương lai. Hiệu ứng nhà kính đang là một thách thức lớn của toàn nhân loại nó gây ra biến đổi khí hậu toàn cầu theo chiều hướng sâu và ngày càng phức tạp. [...]... và Môi trường thị xã Quảng Yên – Quảng Ninh - Thời gian: 20/ 1/ 2014- 30/4/2014 3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Nội dung nghiên cứu - Điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội tại thị xã Quảng YênQuảng Ninh - Tình hình sử dụng công trình khí sinh học ở thị xã Quảng YênQuảng Ninh + Số lượng xây dựng hầm khí tính theo năm và theo khu dân cư + Dung tích bể chứa và quy mô sử dụng + Tỷ lệ... suất khí là lớn nhất 8 Khí được lấy ra sử dụng làm giảm áp suất trong hầm ủ, khí chứa bể điều áp trong hầm ủ, chất bể điều áp cháy trở lại Cuối cùng, thiết bị trả lại trạng thái ban đầu của chu trình hoạt động * Giai đoạn 2: Giai đoạn xả khí Hình 2.2 Hoạt động của hầm ủ biogas ở giai đoạn xả khí 2.2.4 Lợi ích của công nghệ khí sinh học 2.2.4.1 Những lợi ích kinh tế của công nghệ khí sinh học (biogas) ... xanh 2.2.3.3 Chu trình hoạt động của hầm ủ biogas Hầm ủ biogas là loại thiết bị khí sinh học nắp cố định Nó hoạt động theo 1 chu trình gồm 2 giai đoạn sau: * Giai đoạn 1: Giai đoạn tích khí Hình 2.1 Hoạt động của hầm ủ biogas ở giai đoạn tích khí Đầu tiên, mức dịch phân giải trong hầm ủ, đầu vào và đầu ra ngang bằng nhau, áp suất trong bể bằng bên ngoài Sau đó khí sinh ra làm tăng áp suất trong bể,... chính là một thách thức lớn đối với thị xã trong việc thu hút vào đào tạo nguồn nhân lực để đáp ứng nhu cầu phát triển trong thời gian tới 4.2 Tình hình sử dụng hầm ủ biogas tại thị xã Quảng Yên giai đoạn 2011 - 2013 4.2.1 Số lượng hầm ủ biogas theo năm và theo khu dân cư năm 2011- 2013 Bảng 4.6.Số lượng hầm ủ biogas theo năm và theo khu dân cư năm 2011- 2013 Năm Phường (Xã) Minh Thành Đông Mai Sông Khoai... xuất Biogas + Hiện trạng sử dụng, chất lượng khí và sản phẩm chất thải trong hầm chứa + Hiệu quả về kinh tế, xã hội và lợi ích bảo vệ môi trường của các công trình khí sinh học - Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng Biogas, bảo về môi trường 3.3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.3.2.1.Phương pháp kế thừa 3.3.2.2 Phương pháp thu thập thông tin - Điều tra trực tiếp tại thị xã Quảng Yên – Quảng Ninh -... người giữa thị xã Quảng Yên với cả nước và tỉnh Quảng Ninh còn có khoảng cách , thu nhập bình quân/người giữa các đơn vị của thị xã có sự khác biệt lớn, đặc biệt là giữa các xã thuần nông với các xã có khu công nghiệp , cụm công nghiệp và phường Quảng Yên.Trong giai đoạn tới nếu không chuyển dịch cơ cấu kinh tế của các xã thuần nông thì sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế chung của thị xã Quảng Yên... lượng đốt củi sang sử dụng khí sinh học sản sinh trong hầm khí biogas Cho đến nay có hơn 2.000.000 trạm biogas [2] 2.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về biogas Công nghệ khí sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ những năm 1960 Lịch sử phát triển khí sinh học ở Việt Nam có thể chia làm 2 thời kì sau: Thời kì 1960 - 1990: Trong thời kì này được chia làm ba giai đoạn Giai đoạn 1960 - 1975:... liệu trên máy tính 18 - Sử dụng phần mềm Excel - Phương pháp đánh giá chất lượng hầm ủ: Đánh giá chất lượng hầm ủ theo các chỉ tiêu là: khả năng thu nhận nguyên liệu sử dụng chất thải, hiện trạng hầm ủ, độ an toàn Có các mức sau: + Chất lượng tốt: Khả năng thu nhận nguyên liệu: đáp ứng nguyên liệu cho vào Chất thải: được sử dụng hợp lý, không gây ô nhiễm Độ an toàn: không rò rỉ khí ga, không gây cháy... Tây Nam của tỉnh Quảng Ninh, có diện tích tự nhiên 314,2km2, được giới hạn từ 20045’ đến 20002’ vĩ Bắc, từ 106045’ đến 10600’ kinh đông Địa giới hành chính gồm : - Phía Đông giáp thành phố Hạ Long và vịnh Hạ Long; - Phía Tây giáp huyện Thủy Nguyên ( thành phố Hải Phòng); - Phía Nam giáp đảo Cát Hải và cửa Nam Triệu; - Phía Bắc giáp thị xã Uông Bí và huyện Hoành Bồ ( tỉnh Quảng Ninh) Thị xã Quảng Yên... (Nguồn:Niêm giám thống kê thị xã Quảng Yên,năm 2010) (*):Dự báo dân số các năm 2020 và 2030 được tính cho phương án cao 4.1.2.2 Tình hình sản xuất nông lâm nghiệp của thị xã Quảng Yên 4.1.2.2.1 Tình hình trồng trọt của thị xã Quảng Yên Có được kết quả là thị xã đã chọn những giống cây trồng, vật nuôi có năng suất cao và áp dụng khoa học công nghệ, nhờ vậy đảm bảo an ninh lương thực và an sinh xã hội Đời . của hầm khí biogas khi triển khai trên địa bàn thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh nói riêng, chúng tôi tiến hành thực hiện 2 đề tài: Đánh giá hiện trạng sử dụng hầm khí Biogas tại thị xã Quảng. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM PHẠM THỊ ÁNH Tên đề tài: “ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG HẦM KHÍ BIOGAS TẠI THỊ XÃ QUẢNG YÊN– TỈNH QUẢNG NINH GIAI ĐOẠN 2011- 2013 ’ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP. xã Quảng Yên– tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2011- 2013 ’. 1.2. Mục đích của đề tài - Đánh giá tình hình sử dụng hầm khí biogas trong các hộ gia đình tại thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh. -