Đề tài Nghiên cứu quy trình và thiết kế xử lý chất thải để đạt tiêu chuẩn ngành đối với trại chăn nuôi

sáng có bước sóng 350 nm (Carey and Oliver, 1980). Đầu tiên CN- bị oxy hóa thành CNO-. Sau đó hàm lượng CNO- giảm dần chứng tỏ nó tiếp tục bị oxy hóa. Quá trình quang xúc tác xảy ra với bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 4200 oA tạo nên oxy hoạt tính phân hủy hoàn toàn các chất thải hữu cơ thành CO2 và nước (Nemerow và Dasgupta, 1991). 4.Phương pháp kết tủa Khả năng hấp phụ tối đa của than hoạt tính dạng hạt được tính bằng công thức: bột than hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) được cho vào một bể tiếp xúc, sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng, hoặc lọc. Kết tủa là phương pháp thông dụng nhất để loại bỏ các kim loại nặng ra khỏi nước thải. Thường các kim loại nặng được kết tủa dưới dạng hydroxide. Do đó, để hoàn thành quá trình này người ta thường cho thêm các base vào nước thải để cho nước thải đạt đến pH mà các kim loại nặng cần phải loại bỏ có khả năng hòa tan thấp nhất. Thường trước quá trình kết tủa, người ta cần loại bỏ các chất ô nhiễm khác có khả năng làm cản trở quá trình kết tủa. Quá trình kết tủa cũng được dùng để khử phosphate trong nước 5.Phương pháp oxi hoá khử Quá trình oxy hóa khử cũng được sử dụng để xử lý các chất thải độc hại. Hai bảng sau liệt kê các chất oxy hóa khử và các loại chất thải thường được áp dụng phương pháp này. Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa Chất oxy hóa Loại chất thải Ozone - Không khí (oxy khí quyển) Sulfite (SO3-2), Sulfide (S-2), Fe+2 Khí Chlor Sulfide, Mercaptans Khí chlor và xút Cyanide (CN-) Chloride dioxide Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat) Hypochlorite natri Cyanide, chì Hypochlorite canxi Cyanide Permanganate kali Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu cơ có lưu huỳnh, Rotenone, formaldehyde Permanganate Mn Hydrogen peroxide Phenol, cyanide, hợp chất lưu huỳnh, chì Xử lý chất thải bằng chất khử Chất thải Chất khử Cr (6) SO2, muối sulfite (sodium bisulfite, sodium metabisulfite, sodium hydrosulfite), sulfate sắt, bột sắt, bột nhôm, bột kẽm. Chất thải có chứa thủy ngân NaBH4 Tetra-alkyl-lead NaBH4 Bạc NaBH4 III. Xử lý chất thỉa hữu cơ bằng biện pháp sinh học 1. Công nghệ sản xuất phân hữu cơ Phân gia súc (PGS) là nguyên liệu chứa nhiều chất hữu cơ có giá trị dinh dưỡng cho cây trồng rất cao tuy nhiên có hai vấn đề cần giải quyết trước khi dung chúng như một loại phân bón: Làm giảm lượng nước có trong phân gia súc. Vi sinh vật gây bệnh có trong phân không bị tiêu diệt, chúng sẽ theo phân phát tán bệnh tật ra ngoài môi trường. Việc sử dụng phân gia súc làm nguyên liệu sản xuất phân bón có những ích lợi sau: Tận dụng toàn bộ lượng chất hữu cơ có trong chất thải, chuyển chúng thành những chất có giá trị dinh dưỡng cao cho cây trồng. Việc sử dụng chất thải từ phân gia súc để tái sản xuất trong nông nghiệp còn có một ý nghĩa rất lớn là làm sạch môi trường, loại trừ các tác động xấu do chúng gây ra. Công nghệ sản xuất phân hữu cơ nhờ VSV Phân gia súc Làm giảm hàm lượng nước chất độn Lên men (ủ) Phân hữu cơ Toàn bộ công nghệ được thực hiện như sau: 1. Quá trình làm giảm hàm lượng nước Được tiến hành theo hai bước: Bước 1: người ta cho chất độn hữu cơ có độ ẩm thấp vào để làm giảm độ ẩm chung của chất thải. chất hữu cơ được sử dụng như chất độ ở đây vừa có tác dụng làm giảm hàm lượng nước vừa là ngyên liệu hữu cơ cần thiết cho quá trình ủ. Khi cho chất độn hữu cơ vào chất thải chăn nuôi, phải tính toán sao cho độ ẩm cuối cùng trước khi tiến hành lên men đạt 55-60%. Các chất hữu cơ thường được sử dụng là bột lõi ngô; vỏ cà phê; mạt cưa; bột rơm rạ. chúng còn tác dụng như là một chất hữu cơ và như một chất xốp tạo điều kiện xâm nhập của oxy không khí. Bước 2: quá trình giảm độ ẩm thức sự chỉ khi tiến hành lên men. Khi lên men xảy ra, nhiệt độ khối ủ tăng lên 65-70oC, nhiệt độ cao làm nước thoát ra khỏi khối ủ. Sau 10 ngày, hàm lượng nước trong khối ủ còn lại 45% và sau 30 ngày hàm lượng nước còn lại < 30%. 2. Lên men chất thải Quá trình lên men chất thải được thực hiện trong các bể ủ, các bể ủ này được xây dựng bằng gạch và xi măng. Nền ủ được gia cố rất chắc chắn và có lắp đặt hệ thong cung cấp không khí. Bể ủ thường có kích thước như sau: Chiều ngang 6-8m Chiều cao 2-2,5m Chiều dài 20- 30m Ngoài kiểu bể ủ có hệ thống thổi khí và cung cấp không khí, trên thế giới còn thiết kế loại bể ủ không có hệ thống thổi khí mà chỉ láp đặt hệ thống đảo trộn. Quá trình lên men là quá trình sinh học do các VSV có sẵn trong chất thải tiến hành. Quá trình này bao gồm: Quá trình tăng sinh khối VSV có trong khối ủ Đây là quá trình hiếu khí nên trong khối ủ các loài VSV hiếu khí phát triển, các loài vi sinh vật yếm khí bị ức chế và bị tiêu diệt, các loại bào tử của vi khuẩn yếm khí vẫn còn tồn tại trong khối lên men. Quá trình tăng sinh khối được thúc đẩy không chỉ nhờ quá trình thổi khí mà còn được thúc đẩy nhờ quá trình đảo trộn nhờ máy đảo trộn được lắp đặt trên khối ủ. Nhờ có đảo trộn mà các vi sinh vật ở trên bề mặt và ở dưới đáy bể ủ đều có cơ hội tiếp xúc với oxy không khí như nhau và phát riển với tốc độ như nhau. Mặt khác, các loại chất hữu cơ sẽ được chuyển hóa ở cùng một mức độ, các loại khí, hơi nước được thoát ra ngoài nhanh hơn. Ở những bể ủ không có lắp đặt hệ thống phân phối kí, người ta thường lắp đặt hệ thống quạt gió công nghiệp.quạt gió có tác dụng làm tăng mức độ cung cấp không khí cho khối ủ và làm hạ nhiệt độ của khối ủ xuống để tránh ảnh hưởng xấu đến quá trình ủ. Quá trình chuyển hóa vật chất Quá trình ủ kéo dài trong khoảng 10 - 15 ngày, các chất proten, polysaccharit, lipit và những chất khác nhanh chóng bị phân hủy bởi enzyme của VSV và quá trình tạo mùn xảy ra. Chất thải nhanh chóng chuyển sang trạng thái ổn định. Bên cạnh quá trình phân giải bởi các enzyme phân giả, trong khối ủ chất thải gia súc có nhiều vi khuẩn tham gia quá trình vô cơ hóa chất hữu cơ. Quá trình này rất có lợi cho cây trồng khi được bón loại phân ủ từ chất thảỉ gia súc. Quá trình ủ là quá trình mất chất dinh dưỡng do quá trình phân hủy quá mạnh của enzyme protease amylase và những enzyme khác Quá trình phân giải trong ủ chất thải được coi là hiệu quả khi sự phân giải này xảy ra không triệt để. Nếu xảy ra quá trình phân giải triệt để sẽ tạo thành NH3, H20, CO2, CH4, các loại khí khác. Đây là quá trình phân giải hóa học, chính vì thế lượng cacbon, nitơ, hidro, oxy sẽ giảm, quá trình này không có lợi. Tuy nhiên, các chất trên giảm tới một giới hạn nhất định thường không giảm nữa mà tới một ngưỡng nhất định. Ở đó, tỉ lệ C/N là hợp lí để đảm bảo rằng chất lượng phân ủ đã ổn định. Trong quá trình xử lý chất thải người ta phải xử lý mùi hôi thối Trong chất thải chứa nhiều hợp chất dễ phân hủy nên cả trong điều kiện yếm khí và hiếu khí, đều tạo ra rất nhiều chất khí có mùi rất khó chịu. để giải quyết vấn đề này, người ta thường áp dụng những giải pháp sau Khi cho chất độ người ta thường cho vào đó bột gỗ có chứa tinh dầu (như bột gỗ bạch đàn, tràm, hoặc bột lá bạch đàn, lá chàm, bột gỗ sồi, bột lá sồi…). tinh dầu có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối và mùi tinh dầu được thoát ra từ các nguyên liệu này làm hạn chế mùi hôi thối. Trong quá trình lên men và trước lên men, người ta phun chế phẩm vi sinh vật. Các vi khuẩn này là những loài thuộc nhóm vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn lactic và vi khuẩn sắt. các loài vi sinh vật này có thể làm hạn chế quá trình tạo H2S và các khí khác, có thể tạo pH acid. pH acid sẽ làm chậm hoặc triệt tiêu sự tạo thành NH3 và một số khí thối khác. Khi cho chất thải vào bể ủ, người ta không tạo ra khối ủ có chiều dày lớn mà chỉ tạo ra khối ủ có chiều dày < 30cm. Điều kiện thoáng khí tối đa này cũng hạn chế quá trình tạo khí thối. 2. Kỹ thuật sản xuất giun đất từ phân gia súc Trong nhiều loài giun hiện đang có trong thiên nhiên, người ta thường sử dụng giun tròn và giun quế để xử lý chất thải hữu cơ. Giun đất chứa hàm lượng protein rất cao, các kết quả phân tích cho thấy hàm lượng protein của giun có thể đạt đến 70% trọng lượng khô. Các acid amin trong protein của giun đất khá đầy đủ và cân đối. Đặc biệt trong sinh khối của giun quế chứa rất nhiều vitamin như: thiamin, niacine, acid pantotenic, vitamin B12 , pyrodocine, acid polic, biotin. Kỹ thuật xử lý phân gia súc để thu nhận sinh khối giun quế: Nguyên liệu: Nguyên liệu được sử dụng để nuôi giun quế là các loại phân gia súc, gia cầm. Ngoài các loại phân gia súc, gia cầm, giun quế còn có khả năng tiêu hủy chất thải sinh học, do đó ta có thể trộn phân gia súc, gia cầm với chất thải sinh học để nuôi giun quế. Hình: Nguyên liệu thô sau khi xử lý bằng men vi sinh đang được nghiền thành bột Kỹ thuật sản xuất Tùy theo điều kiện, người ta xây dựng những bể xi măng hình chữ nhật có chiều cao thành là 0,5 m cũng có thể đóng các bể bằng gỗ hình khối chữ nhật. thành bể có thể cao hơn 0,5 m để tránh hiện tượng giun thoát ra khỏi bể. Phân gia súc được nghiền nhỏ, được điều chỉnh độ ẩm đến 70% và trải đều vào bể với kích thước chiều cao là 20m, trộn đều với giống. Dùng bao bố phủ kín bề mặt, bao bố được làm ẩm thường xuyên. Chỉ sau 2 - 3 ngày, ta dở bề mặt lên đã thấy nhiều giun con ngôi lên phủ khắp bề mặt khối chất thải. Trong quá trình sinh sản và phát triển của giun, có thể lượng các chất hữu cơ cần thiết cho trùn sẽ hết dần, ta có thể bổ sung theo chu kỳ 7 - 10 ngày một lần. Mỗi lần đổ vào lượng chất thải mới dày khoảng 3 - 5cm. cứ như vậy cho đến khi lượng chất thải cần xử lý cách trên của bể khoảng 10cm để tránh giun bò ra ngoài. Nhiệt độ thích hợp nhất cho giun phát triển là từ 20o - 28oC. Giun rất sợ ánh nắng nên ta cần phải che chắn chuồng thật kỹ vào ban ngày để tránh tia tử ngoại lọt vào chuồng. Tuy nhiên cần phải giữ cho chuồng thoáng mát. Khi giun đã phát triển mạnh, ta nhẹ nhàng dỡ tấm phủ và thu hoạch toàn bộ giun có trên bờ mặt khối chất thải, hoặc ta có thể tạo bẫy bằng cách là tạo một ít chất thải mới bên cạnh đống chất thải đã xử lý, khi đó giun sẽ chuyển qua và ta sẽ thu nhận sinh khối trùn. Ngoài ra, ta còn có thể chiếu sang khối xử lý và dồn chúng sang phía bên kia để thu hoạch. Thu nhận sản phẩm Xử lý phân gia súc, gia cầm bằng giun ta thu được hai loại sản phẩm: Hình: Trùng quế Sinh khối giun quế: quế là nguồn dinh dưỡng nhiều vitamin và hàm lượng protein rất cao người ta sử dụng giun quế để nuôi cá, tôm, nuôi gia cầm và nuôi gia súc (có thể sấy khô hay nghiền nát) có giá trị kinh tế rất cao. Ngoài ra giun quế còn được các nhà khoa học xem như là nhà máy xử lý chất thải. Thu nhận phân bón: phân bón sau khi được xử lý bằng giun có giá trị dinh dưỡng rất cao cho cây trồng. 3. Sản xuất sinh khối tảo làm sạch môi trường Đặc điểm của tảo Tảo là vi sinh vật phát triển rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt là nhưng nơi có đầy đủ ánh sáng mặt trời, pH môi trường trung tính, có nhiều chất dinh dưỡng. tảo có nhiều loài và tốc độ sinh sản của chúng rất mạnh. Đặc điểm chung của tảo như sau: Có khả năng quang hợp Có hàm lương protein cao Toàn bộ các sản phẩm quang hợp xảy ra trong tế bào và tồn trữ trong tế bào Phát triển mạnh trong môi trường kiềm yếu Có khả năng phát triển trong nước thải. Tao_Aphanizomenon Tao_Asterionella Tao_chlamydomonas Khả năng chuyển hóa của tảo: Khi nuôi tảo trong điều kiện có ánh sáng mặt trời, các chất hữu cơ được chuyển hóa qua hai giai đoạn Giai đoạn đầu là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ. Quá trình này được thực hiện bởi các loài vi khuẩn, kết quả của quá trình chuyển hóa này tạo nên sinh khối vi khuẩn, CO2, nước và NH4 Giai đoạn thứ hai là quá trình quang hợp của tảo, tạo ra sinh khối tảo. Như vậy, xử lý chất thải hữu cơ trong trường hợp này có sự tham gia của cả tảo và vi khuẩn. vi khuẩn thương sinh trưởng mạnh trong môi trường có pH trung tính, tảo phát triển trong môi trường kiềm yếu, do đó việc điều chỉnh pH trong quá trình xử lý là điều cần thiết. Vai trò của vi sinh vật trong xử lý chất thải hữu cơ này là tiến hành oxy hóa các chất hữu cơ, tạo nguyên liệu vô cơ hòa tan để tảo tiến hành quá trình quang hợp. Như vậy, khi xử lý chất thải hữu cơ thường xảy ra hai quá trình: quá trình vô cơ hóa các chất hữu cơ và quá trình quang hợp. Như vậy, điều kiện cần thiết để tảo phát triển trong môi trường nhân tạo là: ánh sáng; chất vô cơ; CO2; pH= 8 - 10. Trong môi trường chất thải hữu cơ, điều kiện cần thiết cho tảo phát triển là: ánh sáng; vi khuẩn tiến hành vô cơ hóa; CO2; pH kiềm yếu. Kỹ thuật xử lý chất thải hữu cơ bằng tảo Để xử lý chất thải hữu cơ, người ta phải thiết kế bể xử lý. Trong bể xư lý được xây dựng các kênh cho dòng chảy và tảo phát triển. Ở đầu kênh được lắp đặt một cánh khuấy và hệ thống cung cấp khí. Nhờ cánh khuấy hoạt động, tế bào tảo sẽ được chuyển động theo dòng chảy và sẽ luôn luôn được tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, CO2 hòa tan với các chất vô cơ và các chất hữu cơ. Hình. Bể xử lý chất thải hữu cơ bằng tảo Các chất hữu cơ trong phân gia súc sẽ được các vi khuẩn tiến hành vô cơ hóa, sau đó sẽ được tảo hấp thụ để tiến hành các quá trình quang hợp. các quá trình quang hợp xảy ra liên tục suốt chiều dài của kênh xử lý. Cuối đầu kia của kênh xử lý, người ta thu nhận sinh khối tảo và nước sạch sẽ được dẫn ra ngoài môi trương. Phần lớn các chất có trong chất thải sẽ được chuyển thành những thành phần của sinh khối vi khuẩn và sinh khối tảo. a. Điều kiện kỹ thuật: Chất dinh dưỡng Trong dung dịch phân gia súc thường chứa các chất N, P, K . Do đó, khi xử lý phân gia súc cần kiểm tra trước khi cho tảo giống vào, nếu thiếu cần được cung cấp đầy đủ. Hàm lượng nitơ trong dung dịch chất thải phải đạt 20 mg/l, tỉ lệ P, Mg và K phải đạt 1,5:1:0,5. Chiều sâu kênh Chiều sâu kênh có ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng của tảo. mối quan hệ này tuân theo định luật Beer – Lambert: Trong đó Ii là cường độ ánh sáng trên bề mặt chất lỏng Iz - cường độ ánh sáng đo được ở chiều sâu z α- hệ số hấp thụ riêng, dao động 1.10-3 đến 2.10-3 Cα - hàm lượng tảo trong bể mg/l Z chiều sâu bể Giả sử rằng ánh sáng ở đáy bể được hấp thụ hết và ta có thể viết theo công thức Trong thực tế khi tiến hành xử lý thì chiều sâu tối ưu thường là 40-50m. Thời gian lưu Thời gian lưu chất thải được tính theo công thức: Trong đó: thời gian lưu được tính hàng ngày h: là đơn vị năng lượng tảo kgcal/kg.tảo (đối với tảo phát triển trong chất thải h =6 kg-cal/g) F: là hệ số năng lượng ánh sáng chuyển hóa sau năng lượng hóa học, thường bằng 0,1 Io- số năng lượng của tia sáng nhìn thấy được xuyên qua bề mặt chất lỏng, thường bằng 800g-cal/cm2,ngày Li - COD hay BOD sau cùng của dịch chất thải vào( mg/l) P – tỉ số trọng lượng của O2 và trọng lượng của tảo, giá trị này được tính là 1,85 Tc – hệ số nhiệt độ Bảng. Hệ số nhiệt độ đối với chlorella khi nuôi ở dạng thử nghiệm Giá trị nhiệt độ (oC) Hệ số nhiệt quang hợp Tc Giá trị nhiệt độ (0C) Hệ số nhiệt quang hợp Tc 0 5 10 15 20 - 0,26 0,49 0,87 1,00 25 30 35 40 0,91 0,82 0,69 - Tải trọng BOD Tải trọng COD ảnh hưởng rất lớn đến sự tạo thành sinh khối tảo. Tải trọng quá lớn không những ảnh hưởng tới tảo mà còn ảnh hưởng đến vi khuẩn tham gia giai đoạn vô cơ hóa chất hữu cơ. Tải trọng BOD5 trung bình vào khoảng 75 kg/ha,ngày là tốt nhất (với chiều sâu bể là 0,35m), khoảng tải trọng BOD5 từ 75 – 300 kg/ha,ngày. Điều kiện khuấy trộn Khuấy trộn làm tăng khả năng tiếp xúc của tế bào tảo với ánh sáng và với vật chất có trong dịch thải. Tốc độ dòng chảy thích hợp cho quá trình xử lý và tăng sinh khối vào khoảng 5 - 15cm. Bảng. Thông số kỹ thuật thiết kế bể xử lý bằng tảo có hiệu quả cao Stt Chỉ số kỹ thuật Giá trị 1 2 3 4 5 6 Chiều sâu bể (z), (m) Thời gian lưu (ngày) Thời gian lưu/chiều sâu (ngày/m) Tải trọng COB (kg/ha, ngày) Tốc độ dòng chảy khi khuấy trộn(cm/s) Tỷ lệ chiều dài/ngang 0,3 - 0,6 1,5 – 8 6 – 12 75 – 300 5 – 15 > 2 b.Thu nhận sinh khối tảo Người ta thu nhận sinh khối tảo sau khi xử lý theo nhưng phương pháp sau: Ly tâm lắng hay ly tâm lọc Lọc ép Lọc qua vải dày Tạo kết lắng nhờ phèn, đưa pH 6-6,8. 4. Ứng dụng tảo Sinh khối tảo có hàm lượng protein cao, có chứa đầy đủ các axit amin (cả axit amin thay thế và không thay thế) và nhiều chất có giá trị khác. a. Ứng dụng sinh khối tảo làm thức ăn gia súc và thực phẩm cho người Hàm lượng dinh dưỡng của tảo rất cao nên người ta ứng dụng tảo vào sản xuất thức ăn gia súc và làm thực phẩm cho người, trong đó lượng tảo làm thức ăn gia súc chiếm số lượng tuyệt đối. b. Sử dụng tảo làm phân bón Có ba cách sử dụng tảo như nguồn phân bón: Cách sử dụng trực tiếp Người ta nuôi tảo trong chất thải hữu cơ, khi đến thời gian thu hoạch tảo, người ta sử dụng dung dịch này bón trực tiếp cho cây trồng. Phương pháp này sử dụng đơn giản, cho hiệu quả tốt. Cách sử dụng gián tiếp Theo cách sử dụng này, trước tiên người ta tiến hành thủy phân sinh khối tảo để tiến hành thủy phân sinh khối tảo để giải phóng hoàn toàn các chất có trong tế bào. Sau khi thu được dịch thủy phân, người ta bổ sung các nguyên tố da lượng như N, P, K và các loại muối vi lượng để cân đối dinh dưỡng. Người ta sử dụng phân này để phun trên lá hoặc bons vào đất đều cho hiệu quả rất tốt. Sử dụng sinh khối tảo như nguồn hóa chất Tế bào tảo chứa rất nhiều chất hóa học khác nhau, trong đó lipit là một chất hữu cơ thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học. Từ lipit người ta sản xuất ra các chất chống tạo bọt, dầu mỡ, chất phụ gia thực phẩm, mỹ phẩm, các sản phẩm y học. Lipit của tảo được coi như nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất glycerol. Tảo được xem như nguồn steroid rất quan trọng, steroid có rất nhiều trong tảo và chúng rất đa dạng. Ngoài ra, tảo còn chứa đến 0,2% trọng lượng khô carotenoid. Đây cũng có thể xem là nguồn sản xuất carotenoid cho thực phẩm. IV. Tổng quan về tình hình sử dụng và ưu điểm biogas Phổ biến rộng rãi kiến thức về quá trình sinh khí Mêtan và ứng dụng mô hình hầm sinh khí biogas vào thực tế đời sống hàng ngày, đặc biệt đưa vào ứng dụng ở những vùng nông thôn là một trong những vấn đề cần quan tâm của các nhà năng lượng và các nhà môi trường Việt Nam. Bài báo này đưa ra những cơ sở để sản xuất biogas và tính kinh tế của hầm sinh khí biogas ở qui mô hộ gia đình, đồng thời qua đó có thể triển khai với qui mô ứng dụng lớn hơn. Trong việc sử dụng các loại năng lượng truyền thống ở nhiều vùng nông thôn, miền núi nước ta, củi đốt và than đã và đang góp phần vào việc làm giảm diện tích rừng cũng như gia tăng lượng khí CO2 vào khí quyển. Bên cạnh đó, các dạng năng lượng khí đốt như xăng, dầu, gas đang ngày càng tăng giá và khó có thể đến được với bà con ở vùng sâu, vùng xa. Biogas (khí đốt sinh học) - nguồn năng lượng tại chỗ và rẻ tiền là một giải pháp tích cực đối với bà con nông dân.  Nhiều năm nay, biogas đang được áp dụng thí điểm tại một vài địa phương trong cả nước và đã cho thấy những ưu điểm của nó trong các hoạt động sản xuất, sinh hoạt của người dân.  Về thực chất, biogas là dạng khí sinh học, được tái tạo từ quá trình phân huỷ những chất thải của người và động vật trong điều kiện hầm kín. Nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất thải này sẽ lên men và tạo khí, trong đó chiếm tới 70% là khí mê tan, được sử dụng làm chất đốt và chạy động cơ đốt trong.  Để tạo ra khí sinh học, người ta xây dựng những hầm ủ kín có đường thu khí để dễ dàng mang đi sử dụng. Nguyên liệu để sản xuất khí sinh học là những chất hữu cơ dễ phân huỷ như phân động vật, các loại thực vật như bèo, cỏ, rơm rạ... và là những nguồn nguyên liệu sẵn có ở nông thôn nước ta. Hình: mô hình hầm biogas Theo tính toán thì chỉ cần đầu tư khoảng 1 - 1,2 triệu đồng, ta có thể xây được một hầm biogas có dung tích trên 3m3, tuổi thọ trung bình khoảng 10 - 15 năm. Kỹ thuật xây dựng hầm biogas khá đơn giản.  Những ưu điểm của việc sử dụng khí sinh học  Việc xây dựng hầm ủ khí sinh học và đưa vào sử dụng nó rất đơn giản và rẻ tiền. Các gia đình ở nông thôn có thể tự làm hầm ủ tạo khí biogas dựa trên những bản vẽ thiết kế đơn giản và dễ hiểu. Diện tích xây dựng hầm ủ không lớn, có thể làm chìm dưới đất.  Về hiệu quả kinh tế, mỗi năm sử dụng khí đốt biogas, một gia đình nông thôn ở ta có thể tiết kiệm được từ 1 đến 2 triệu đồng, trong điều kiện đun nấu thoải mái. Mô hình này đặc biệt phù hợp với mô hình chăn nuôi trang trại, mô hình VAC…  Một ưu điểm rất dễ thấy về mặt môi trường, đó là vấn đề rác thải và vệ sinh môi trường được đảm bảo. Hầu hết các loại rác thải nông nghiệp và hộ gia đình đều có thể đưa vào hố ủ vì đa số chúng là chất thải hữu cơ dễ phân huỷ. Sau khi được lấy ra từ bể ủ, chất thải này hầu như không còn các loại vi sinh vật gây bệnh như trước khi đưa vào bể ủ. Các loại chất thải được chú ý thu gom, tạo cảnh quan đẹp của môi trường trong gia đình, thôn xóm; chuồng trại luôn trong tình trạng sạch sẽ... Hiện nay, bà con chăn nuôi, đang sử dụng khá phổ biến 3 mô hình biogas (khí sinh học): túi biogas, hầm biogas nắp bằng và hầm biogas hình cầu kiểu Thái Lan - Đức đều đem lại hiệu quả kinh tế, góp phần hạn chế việc sử dụng nhiên liệu và bảo vệ môi trường, nhất là gần đây giá gas, chất đốt liên tục tăng và nguồn điện cung cấp thiếu cho nhu cầu xã hội. 1.Khái niệm chung và quá trình phát triển Khí sinh vật được phát hiện vào cuối thế kỷ 18. Nguồn gốc của nó là sản phẩm phân hủy kỵ khí của các chất hữu cơ giàu carbon trong các đầm lầy, ruộng lúa ngập nước hay các ao hồ, cống rãnh và các bãi rác phế thải của các thành phố... Lần đầu tiên ý tưởng đề xuất việc thu hồi khí Mêtan CH4 bằng quá trình phân hủy kỵ khí vào năm 1930 tại Bombay Ấn Độ. Đến nay việc ứng dụng khí sinh vật được phát triển rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới. Do khí sinh vật là sản phẩm bay hơi được của quá trình lên men kỵ khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp trong đó Metan là thành phần chủ yếu chiếm khoảng 60 - 70% phần còn lại chủ yếu là CO2 thường dao động từ 35 – 40%. Ngoài ra còn một phần rất nhỏ các hỗn hợp khí khác như H2S, H2, O2, N2... Những năm gần đây do nhu cầu  bức xúc về giải quyết xử lý nguồn ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi ở nước ta nói chung và tỉnh Đồng Nai nói riêng. Phong trào xử lý chất thải trong chăn nuôi nhằm bảo vệ môi trường và tận thu khí đốt được quan tâm chú ý. Sau nhiều năm nghiên cứu và ứng dụng các loại hầm khí sinh vật tỉnh Đồng Nai đã phát triển trên 10.000 hầm ủ, túi ủ và các hệ thống xử lý chất thải tham gia vào công tác bảo vệ môi trường và góp phần tận thu năng lượng trong điều kiện hiện nay. 2. Một hệ thống năng lượng khép kín gồm Hệ thống mương dẫn từ các nguồn thải đổ về bể phân hủy kỵ khí tùy theo lượng chất thải cần xử lý, chu kỳ phân hủy thường lựa chọn từ 20 - 30 ngày trong điều kiện thời tiết thuận lợi và môi trường ổn định nhằm phát huy sự hoạt động hữu hiệu của vi sinh vật trong hệ thống, khí CH4 (Metan) được tận thu tham gia vào sử dụng làm năng lượng (nấu nướng, sưởi ấm, chạy máy nổ hay thắp sáng trực tiếp qua đèn măng xông). Chất thải xử lý sau biogas sẽ chuyển sang pha 2 (giai đoạn sục khí tăng cường oxy nhằm giảm BOD, COD và lắng các chất thải hữu cơ đã phân hủy làm sạch cơ bản nguồn thải. Giai đoạn cuối là hồ hoàn thiện (hồ sinh học) tiếp theo lọc qua các bể lọc than, cát, sỏi... Nếu có nhu cầu xử lý cao phải bổ sung Clo khử trùng trước khi thải vào nguồn chung. 3. Các loại hầm khí sinh vật được áp dụng 3.1. Loại hầm ủ nắp cố định, có vòm đúc Loại hầm nắp cố định được xây bằng gạch có vòm chứa gas đúc liền với bể chứa dịch phân, thể tích bể chiếm 75% dung tích thiết kế, vòm chứa gas chiếm 25% thể tích thiết kế, phần bể điều áp chiếm 25 - 30% thể tích tùy nhu cầu gas cần khai thác. Loại bể này kích thước tùy theo nhu cầu xử lý của hộ chăn nuôi (tùy số lượng đàn heo mà thiết kế thể tích bể chứa cho phù hợp để xử lý) cấu tạo của bể thường hình trụ tròn, vòm chứa gas hình chóp cụt, bể điều áp hình chữ nhật hay tròn, vuông tùy địa hình, tại Đồng Nai và các vùng lân cận thường ứng dụng loại bể 5m3, 10m3, 20m3 – 30m3. Các loại bể lớn xây hình hộp có kích thước 50m3, 200m3 phục vụ cho các trại chăn nuôi và lò mổ có nhu cầu xử lý lớn, xây chìm trong lòng đất nên độ bền cao, nước thải tự chạy vào hầm chứa ít tốn diện tích, có thể sử dụng mặt bằng để chăn nuôi trên nóc bể, giữ nhiệt độ cao vào mùa lạnh và mùa mưa, thích hợp cho vi sinh vật phát triển, áp lực gas mạnh, có thể dẫn đi xa (300m) nấu nhanh, sử dụng cho thắp sáng tốt. Nhược điểm: đào đất nhiều, vùng thấp trũng phải bơm nước khi thi công. Kết quả triển khai tại Đồng Nai và phụ cận trên 1.000 bể từ 50 – 200m3. 3.2. Loại hầm ủ nắp vòm cầu do chương trình phát triển khí sinh học quốc gia phổ biến. Hầm ủ nắp cố định vòm cầu được xây bằng gạch đinh gồm bể chứa dịch phân hủy liền với vòm chứa gas theo nguyên tắc bể điều áp giống loại hầm cố định của Đồng Nai tuy nhiên phần vòm được xây bằng gạch cuốn tô trát 2 lớp vữa mác 75 và xử lý 3 lớp chống thấm, phần nắp đậy rời, bề điều áp hình bán cầu hoặc hình vuông tùy địa hình, thể tích chung của các bể từ 5m3, 10m3 gần đây có phổ biến loại 20m3. Đặc điểm hầm xây dựng nhanh không phải đúc đỡ tốn sắt thép và cốt pha. Tuy nhiên đòi hỏi thợ xây phải có kỹ thuật cao, đối với vùng nước ngập khó thi công, những nơi cầ