HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THANH HẢI ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA DỰ ÁN HỖ TRỢ XÂY HẦM BIOGAS XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN QUẾ VÕ, TỈNH BẮC NINH, GIAI ĐOẠN 2013-2016 Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60.44.03.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Xuân Thành NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NƠNG NGHIỆP - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ lấy học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Hải i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, tơi nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Lời tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc PGS.TS Nguyễn Xuân Thành tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Công nghệ môi trường, Khoa môi trường - Học viện Nơng nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập, thực đề tài hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán viên chức phịng Tài Ngun mơi trường huyện Quế Võ, Phịng Nông nghiệp Phát triển nông thôn huyện Quế Võ UBND xã Chi Lăng giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi suốt q trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận văn./ Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Hải ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình ix Trích yếu luận văn x Thesis abstract xi Phần MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Yêu cầu PHẦN TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2.1 Tình hình chăn ni gia súc, gia cầm phế thải ngành chăn nuôi áp lực cho môi trường .4 2.1.1 Tình hình phát triển ngành chăn ni .4 2.2 Thực trạng công tác quản lý, biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm gây nên giới Việt Nam 2.2.1 Thực trạng chất thải, nước thải chăn nuôi gây áp lực cho môi trường 2.2.2 Tình hình dịch bệnh ngành chăn ni 2.2.3 Công tác quản lý, xử lý chất thải chăn nuôi Việt Nam .9 2.3 Cơ sở khoa học xử lý chất thải chăn nuôi chống ô nhiễm môi trường 10 2.3.1 Chất thải rắn lỏng 10 2.3.2 Khí thải .13 2.4 Các biện pháp xử lý chất thải ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm 15 2.4.1 Biện pháp ủ sinh học tạo phân hữu sinh học (composting) 15 2.4.2 Lịch sử phát triển công nghệ biogas 16 2.5 Những vấn đề Biogas 20 2.5.1 Khái niệm 20 iii 2.5.2 Vai trò 22 2.5.3 Cấu tạo phân loại 25 2.5.4 Nguyên lý hoạt động hầm biogas 28 2.5.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến phát triển hệ thống biogas 29 2.6 Một số dự án xử lý chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm hầm Biogas 31 PHẦN ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 3.1 Đối tượng nghiên cứu 34 3.2 Phạm vi nghiên cứu 34 3.3 Nội dung nghiên cứu 34 3.3.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội huyện Quế Võ 34 3.3.2 Tình hình chăn nuôi công tác quản lý chất thải chăn nuôi nông hộ 34 3.3.3 Thực trạng dự án đầu tư hỗ trợ xây dựng hầm biogas huyện Quế Võ giai đoạn 2013- 2016 34 3.3.4 Đánh giá hiệu (về kinh tế, xã hội môi trường) dự án hỗ trợ xây dựng hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi giai đoạn 2013- 2016 địa bàn huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 34 3.3.5 Đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ chất thải ngành chăn nuôi phát triển hệ thống hầm biogas địa bàn huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 35 3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38 4.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội huyện Quế Võ 38 4.1.1 Điều kiện tự nhiên huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 38 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 42 4.2 Tình hình chăn nuôi, công tác quản lý chất thải chăn nuôi nông hộ 48 4.2.1 Khái quát chung xã nghiên cứu 48 4.2.2 Hiện trạng phát triển ngành chăn nuôi xã nghiên cứu 50 4.2.3 Thực trạng môi trường chăn nuôi xã nghiên cứu 51 4.2.4 Công tác quản lý ngành chăn nuôi 53 iv 4.2.5 Các loại bệnh dịch 57 4.2.6 Công nghệ phục vụ ngành chăn nuôi 57 4.3 Thực trạng phát triển cơng trình biogas theo dự án đầu tư hỗ trợ huyện Quế Võ giai đoạn 2013- 2016 58 4.3.1 Khái quát dự án hỗ trợ xây dựng hầm biogas huyện Quế Võ giai đoạn 2013 – 2016 .58 4.3.2 Tình hình xây dựng hầm biogas theo dự án hỗ trợ xã nghiên cứu 59 4.3.3 Kết vận hành hầm biogas, thuận lợi thách thức 64 4.3.4 So sánh, đánh giá nguyên nhân thuận lợi, khó khăn thực dự án xây hầm biogas địa bàn huyện Quế Võ 66 4.4 Đánh giá hiệu (về kinh tế, xã hội môi trường) dự án hỗ trợ xây dựng hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi giai đoạn 2013- 2016 địa bàn huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 68 4.4.1 Đánh giá hiệu kinh tế 68 4.4.2 Đánh giá hiệu môi trường 72 4.4.3 Đánh giá hiệu xã hội 75 4.5 Đề xuất giải pháp phát triển hệ thống hầm biogas nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường ngành chăn nuôi địa bàn huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 76 4.5.1 Giải pháp sách 76 4.5.2 Giải pháp giáo dục cồng đồng 77 4.5.3 Giải pháp hỗ trợ vốn đầu tư 77 4.5.4 Giải pháp công nghệ kỹ thuật 78 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 5.1 Kết luận .79 5.2 Kiến nghị 80 Tài liệu tham khảo 81 Phụ lục 83 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt KSH : Khí sinh học HTX : Hợp tác xã QĐ : Quyết định TNMT : Tài nguyên Môi trường Bộ NN&PTNT : Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn FAO : Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam UBND : Ủy ban nhân dân WHO : Tổ chức Y tế giới Ký hiệu: DO : Hàm lượng oxy hòa tan nước BOD5 : Nhu cầu oxi sinh hóa COD : Nhu cầu oxi hóa học NO3 - : Nitrat NH4+ : Amoni PO43- : Photphat vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Số lượng số gia súc, gia cầm Việt Nam giai đoạn 2013 – 2015 Bảng 1.2 Số lượng trang trại chăn nuôi nước Bảng 1.3 Số lượng trang trại chăn ni đạt tiêu chí kinh tế trang trại Bảng 1.4 Thực trạng quản lý xử lý chất thải chăn nuôi 10 Bảng 2.1 Lượng phân trung bình gia súc ngày đêm 11 Bảng 2.2 Thành phần hóa học loại phân gia súc, gia cầm .11 Bảng 2.3 Các loại vi khuẩn, ký sinh trùng có phân gia súc điều kiện tiêu diệt 12 Bảng 2.4 Trình bày thành phần số tính chất biogas 22 Bảng 2.5 Một số yếu tố ảnh hưởng tới việc ứng dụng mơ hình biogas chăn ni 30 Bảng 2.6 Cách tính kích thước hầm biogas cho mơ hình trang trại nhỏ, theo mơ hình gia đình 30 Bảng 4.1 Nhóm đất huyện Quế Võ 40 Bảng 4.2 Một số tiêu phát triển kinh tế giai đoạn 2012-2016 43 Bảng 4.3 Diện tích, suất, sản lượng ngành nông nghiệp 44 Bảng 4.4 Một số đặc điểm nhóm hộ chăn nuôi gia súc gia cầm 49 Bảng 4.5 Hiện trạng sử dụng đất xã hỗ trợ dự án Biogas 50 Bảng 4.6 Tình hình chăn ni xã nghiên cứu năm 2016 .51 Bảng 4.7 Kết phân tích hai cống thải chung chăn ni 52 Bảng 4.8 Chất lượng môi trường nước mặt huyện Quế Võ 53 Bảng 4.9 Lượng phế thải rắn chăn nuôi hàng năm xã nghiên cứu 54 Bảng 4.10 Tổng lượng nước thải tiết chăn nuôi gia súc xã nghiên cứu 55 Bảng 4.11 Hình thức xử lý chất thải (tươi) chăn ni hộ điều tra 56 Bảng 4.12 Tình hình dịch bệnh địa bàn xã từ năm 2012 – 2016 57 Bảng 4.13 Số lượng hầm biogas hỗ trợ xây dựng huyện Quế Võ giai đoạn 2013 – 2016 59 vii Bảng 4.15 Số lượng hầm biogas sử dụng dự án hỗ trợ xã nghiên cứu từ năm 2013 đến năm 2016 62 Bảng 4.16 Chi phí xây dựng hầm biogas vịm cầu nắp cố định gạch 12 13 m3 69 Bảng 4.17 Chi phí – lợi ích hộ đầu tư xây dựng hầm biogas 70 Bảng 4.18 Tổng hợp lợi ích – chi phí hộ xây dựng hầm biogas (trong vịng 15 năm với lãi suất ngân hàng 12%/năm) 71 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Số lượng đàn gia súc gia cầm tồn giới năm 2010 Hình 1.2 Xu hướng tăng trưởng đàn gia súc gia cầm giới giai đoạn 2000 – 2010 Hình 2.1 Cấu tạo thiết bị khí sinh học nắp cố định kiểu KT1 KT2 26 Hình 2.2 Các bước q trình tạo khí metan .29 Hình 4.1 Sơ đồ hành huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 38 Hình 4.2 Nhận thức người dân hoạt động gây ô nhiễm môi trường địa phương 59 ix PHỤ LỤC Một số hình ảnh minh họa Xây dựng hầm biogas composite Xây dựng hầm biogas xây gạch 83 Đun nấu khí sinh học Trang trại chăn ni lợn ông Nguyễn Văn Mạnh (thôn Vĩnh Thế, xã Đại Xn) Chăn ni hộ gia đình 84 Phân tích chi phí – lợi ích việc xây dựng hầm biogas Bảng phân tích chi phí – lợi ích hộ xây dựng hầm biogas gạch (giả sử lãi suất 12%/năm) TT Chỉ tiêu Chi phí 1.1 Chi phí ban đầu 1.2 Chi phí sửa chữa, sử dụng KSH Lợi ích 2.1 Hỗ trợ dự án Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm 10 Năm 11 Năm 12 Năm 13 Năm 14 Năm 15 10,900.0 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 10,900.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 1,200.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 1,200.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 2.2 Lợi ích giảm mua củi 0.0 2.3 Lợi ích giảm mua Gas 0.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 2.4 Lợi ích giảm mua than 0.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 2.5 Lợi ích giảm tiền điện 0.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 2.6 Lợi ích từ sử dụng phụ phẩm 0.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 Lợi ích - chi phí NPV -9,700 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 13,197.74 85 Bảng phân tích chi phí – lợi ích hộ xây dựng hầm biogas nhựa composite (giả sử lãi suất 12%/năm) TT Chỉ tiêu Chi phí 1.1 Chi phí ban đầu Chi phí sửa chữa, sử dụng 1.2 KSH Lợi ích 2.1 Hỗ trợ dự án Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm Năm 10 Năm 11 Năm 12 Năm 13 Năm 14 Năm 15 12,900.0 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 12,900.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 179.7 1,200.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 3,539.0 1,200.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.2 Lợi ích giảm mua củi 0.0 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 112 2.3 Lợi ích giảm mua Gas 0.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 1,600.0 2.4 Lợi ích giảm mua than 0.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 1,240.0 2.5 Lợi ích giảm tiền điện 0.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 360.0 Lợi ích từ sử dụng phụ 2.6 phẩm 0.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 227.0 Lợi ích - chi phí NPV -11,700 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 3,539.3 11,197.74 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 ... 4.4 Đánh giá hiệu (về kinh tế, xã hội môi trường) dự án hỗ trợ xây dựng hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi giai đoạn 2013- 2016 địa bàn huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 68 4.4.1 Đánh giá hiệu. .. dự án hỗ trợ xây hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh, giai đoạn 2013- 2016; - Đề xuất số giải pháp nhằm phát triển hệ thống hầm biogas địa bàn huyện Quế Võ, tỉnh Bắc. .. 34 3.3.4 Đánh giá hiệu (về kinh tế, xã hội môi trường) dự án hỗ trợ xây dựng hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi giai đoạn 2013- 2016 địa bàn huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 34 3.3.5