Mô Hình Hầm Biogas Trong Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Đạt Chuẩn

Đối mặt với tình trạng ô nhiễm môi trường từ các hoạt động chăn nuôi, việc tìm kiếm các phương pháp xử lý chất thải, nước thải phù hợp là rất quan trọng. Hầm biogas xuất hiện như một giải pháp tiềm năng và hiệu quả, hỗ trợ rất nhiều trong lĩnh vực chăn nuôi. Hãy cùng công ty thi công hệ thống xử lý nước thải Polygreen tìm hiểu chi tiết hơn về mô hình xây dựng hầm biogas và cơ chế vận hành.

 

Giới thiệu tổng quan về hầm biogas trong chăn nuôi

 

Mô hình hầm ủ biogas được xây dựng thông qua việc ứng dụng công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường, đặc biệt là trong ngành chăn nuôi, bao gồm việc xử lý phân và mùi hôi nhằm bảo vệ môi trường.

 

Biogas là gì và cơ chế hoạt động như thế nào?

 

Hầm biogas trong chăn nuôi là nơi chứa đựng và xử lý các chất thải sinh học của vật nuôi như heo, bò, gà,... Trong hầm sẽ xảy ra quá trình phân huỷ vi sinh vật, các chất thải hữu cơ có trong phân. Quá trình này diễn ra trong môi trường kín đáo, không khí không thể tiếp cận, giúp tạo ra khí biogas giàu metan (CH4) và các loại vi sinh vật phân huỷ khác cùng với phân bón hữu cơ.

 

Thi công hầm biogas từ các vật liệu chống thấm sẽ giúp đảm bảo an toàn cho quá trình xử lý. Bên cạnh đó, quá trình phân huỷ trong hầm ủ giúp giảm lượng chất thải hữu cơ được thải ra ngoài, giảm thiểu tác động xấu đến môi trường. Đồng thời, góp phần tạo ra năng lượng và phân bón hữu cơ có thể sử dụng để giúp ích trong nhiều lĩnh vực.

 

 

Cơ chế hoạt động của hầm được diễn ra thông qua nhiều quá trình phản ứng. Phần lớn các chất khí trong hầm ủ biogas đều sẽ được chuyển hoá thành khí metan (CH4) và cacbonic (CO2), các nguyên tố khác như nitơ (N), phốt pho (P),... sẽ bị thất thoát thông qua quá trình phân huỷ. Lượng khí thông qua quá trình xử lý có thể được tận dụng cho đun nấu hàng ngày hoặc phục vụ cho các hoạt động sinh hoạt trong cuộc sống.

 

Lợi ích của hầm biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi

 

Hiện nay, tài nguyên ngày càng khan hiếm bởi tác động của môi trường và ảnh hưởng từ sự biến đổi khí hậu. Hầm ủ biogas đã trở thành một công cụ quan trọng để tối ưu hóa việc xử lý chất thải chăn nuôi và đem đến nhiều lợi ích quan trọng.

 

• Bảo vệ môi trường: Quá trình phân huỷ khí trong hầm sẽ giúp giảm thiểu lượng chất thải hữu cơ được thải ra ngoài môi trường, hạn chế ô nhiễm nước và không khí.

 

• Tạo năng lượng tái tạo: Nguồn năng lượng được tạo ra từ quá trình phân huỷ có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng tái tạo. Điều này sẽ giúp giảm đi nhu cầu sử dụng năng lượng hoá thạch.

 

• Sản xuất phân bón hữu cơ: Phân bón được tạo ra từ quá trình phân huỷ rất giàu dinh dưỡng, có thể được sử dụng trong chăn nuôi để tăng cường năng suất và chất lượng đất.

 

• Giảm thiểu chi phí xử lý chất thải: Chi phí xử lý và vận chuyển chất thải sẽ được giảm thiểu khi sử dụng hầm ủ biogas.

 

• Cải thiện chất lượng nước: Quá trình xử lý chất thải bằng hầm này sẽ giúp giảm lượng vi sinh vật gây ô nhiễm trong nước thải.

 

• Cải thiện sức khỏe con người: Việc sử dụng hầm ủ biogas sẽ cải thiện chất lượng không khí, giúp bảo vệ và cải thiện sức khỏe của con người, đặc biệt là với những bệnh nhiễm khuẩn hô hấp.

 

Cơ chế hoạt động của hầm biogas trong chăn nuôi

 

Hầm ủ biogas trong chăn nuôi được nghiên cứu và thiết kế theo công nghệ hiện đại, khoa học, mang lại hiệu quả cao trong quá trình xử lý chất thải chăn nuôi, góp phần bảo vệ môi trường. Vậy nguyên lý hoạt động của mô hình này như thế nào?

 

Thành phần của chất thải chăn nuôi

 

Chất thải từ hoạt động chăn nuôi bao gồm các thành phần như phân động vật, nước thải, thức ăn thừa và một số chất hữu cơ khác. Các thành phần này nếu không được xử lý đúng cách có thể gây ra sự ô nhiễm môi trường, làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Hầm biogas đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý chất thải bằng cách tận dụng quá trình phân huỷ vi sinh vật để biến chúng thành những sản phẩm hữu ích và có tính ứng dụng cao.

 

 

Cấu tạo của hầm

 

Cấu tạo hầm biogas gồm 3 bể thông nhau và 4 bộ phận được lắp rời với nhau. Các bộ phận bao gồm:

 

• Cửa nạp: Đây là nơi chứa vật liệu ủ và ngăn lên men. Kích thước đường kính của cửa nạp đủ rộng để đưa vật liệu vào. Cửa nạp có tác dụng trong việc đưa khí vào bếp sử dụng. Song song đó, cửa nạp ủ các nguyên liệu như phân từ nông trại của gia súc, vật nuôi.

 

• Cửa ra: Cửa ra có chức năng đưa khí vào và chứa các chất thải, nước, phân. Tương tự cửa nạp, cửa ra cũng có đường kính đủ rộng để dễ dàng đưa các chất thải ra ngoài.

 

• Bể phân giải: Bể phân giải có cấu tạo hình cầu, phần dưới là ngăn để ủ phân và phần trên để trữ khí. Nguyên liệu sẽ được đưa vào phần ngăn ủ, sau khi thông qua các hoạt động của vi sinh vật, nguyên liệu sẽ sinh ra khí và được dự trữ lại. Đây được xem là một phần vô cùng quan trọng của hầm ủ biogas.

 

• Bể nạp và bể điều áp: Hai bể này giúp việc duy trì áp lực trong hầm luôn luôn được ổn định. Dung tích của bể nạp và bể điều áp thường bằng ¼ dung tích của bể phân giải và có độ dày từ 3 – 5mm.

 

Nguyên lý hoạt động

 

Nguyên liệu được nạp vào bể phân giải thông qua cửa nạp nguyên liệu, đến khi ngập mép dưới cửa, cách cửa xả khoảng 60cm. Lúc này, áp suất khí trong bể bằng 0. Khí sinh ra sẽ tích tụ trong ngăn chứa khí áp suất, sau đó đẩy dịch phân giải dâng lên cửa nạp và cửa xả.

 

Áp suất trong bể tạo ra bởi sự chênh lệch giữa bề mặt dịch phân giải ở cửa nạp và ngăn chứa khí. Khí được dẫn qua ống thu và ống dẫn đến các thiết bị như đun nấu, thắp sáng, máy phát điện. Khi sử dụng hết, áp suất trong ngăn khí giảm về 0, thiết bị quay về trạng thái ban đầu. Do cửa nạp được bịt kín nên khi ở trạng thái Pmax, dịch phân giải chỉ có thể đẩy ra theo cửa xả.

 

Trong suốt quá trình hoạt động, bề mặt dịch phân giải liên tục thay đổi do tác động của yếu tố môi trường, giúp phá váng hầm biogas. Sản lượng khí trung bình đạt 2,24m³/ngày. Như vậy, với hơn 10kg phân lợn/ngày, có thể sản xuất 400 – 500 lít khí, đáp ứng nhu cầu nhiên liệu cho gia đình 4 người và sử dụng cho các mục đích như chiếu sáng, nấu ăn.

 

Hầm biogas có những loại nào?

 

Các loại hầm hiện nay được sử dụng phổ biến như: hầm biogas phủ bạt HDPE, hầm biogas làm từ vật liệu composite, hầm biogas bằng gạch và hầm biogas nhựa. Tuy nhiên, trong chăn nuôi, chỉ có 3 loại hầm được sử dụng rộng rãi. Cụ thể:

 

Hầm biogas phủ bạt HDPE

 

 

Hầm biogas phủ bạt HDPE là một loại hầm ủ dễ xây dựng và lắp đặt, có kết cấu khá đơn giản. Phần dưới là hầm chứa phân và chất thải được xây dưới lòng đất, phần bên trên được phủ bằng bạt HDPE.

 

Màng chống thấm HDPE được làm từ Polyethylene cao cấp, có chiết xuất từ dầu mỏ, phần còn lại là than hoạt tính và các chất chống oxy hoá. Đặc biệt, chất liệu này có khả năng chịu được tia cực tím và tác động của môi trường khi thời tiết xấu. Bạt HDPE tạo thành thùng chứa chất thải và được phủ một lớp bạt khác để tạo môi trường kín đáo cho quá trình phân hủy.

 

Làm hầm biogas phủ bạt HDPE có chi phí xây dựng thấp, phù hợp với các hộ gia đình hoặc cơ sở chăn nuôi nhỏ. Ngoài ra còn có những ưu điểm như độ bền cao, quá trình thi công nhanh chóng và có khả năng xử lý chất thải rất tốt.

 

Hầm biogas làm từ vật liệu composite

 

Xây dựng hầm biogas từ vật liệu composite là sự kết hợp của các loại vật liệu khác nhau như sợi thủy tinh, nhựa epoxy và sợi carbon, mang lại nhiều tính năng ưu việt. Vật liệu composite được cấu tạo bởi pha vật liệu nền và pha vật liệu cốt.

 

Hầm ủ biogas được làm từ vật liệu composite là một loại hầm có thiết kế dạng hình cầu, khép kín tuyệt đối với 2 cửa nạp và xả khí. Khi chất thải đi vào hầm sẽ được ủ, sau đó dẫn khí ga qua đường ống để phục vụ sinh hoạt. Hầm này có hệ thống tự động làm sạch và đẩy các chất cặn bẩn ra bên ngoài.

 

 

Loại hầm này có đặc điểm chống ăn mòn và bền vững trong môi trường ẩm ướt và chứa nhiều hóa chất. Hầm composite thích hợp cho các cơ sở chăn nuôi vừa và lớn.

 

Xây hầm Biogas bằng gạch

 

Hầm ủ biogas bằng gạch là loại hầm được xây theo phương pháp truyền thống có hình nón. Gạch được sử dụng để xây dựng thùng chứa chất thải và tạo môi trường kín đáo cho quá trình phân hủy.

 

 

Loại hầm này được sử dụng phổ biến ở các vùng nông thôn vì có chi phí khá thấp, nhưng lại có khá nhiều khuyết điểm. Hầm ủ xây bằng gạch dễ bị hư tổn do tác động của môi trường, không có hệ thống làm sạch tự động gây ra mùi hôi khó chịu và không đảm bảo được độ an toàn.

 

Xử lý nước thải chăn nuôi bằng hầm Biogas theo từng quy mô

 

Quy trình công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi từ hầm không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo và phân bón hữu cơ có giá trị. Tuỳ theo quy mô mà quy trình xử lý sẽ được điều chỉnh để phù hợp.

 

Cơ sở chăn nuôi vừa và lớn

 

Đối với các cơ sở chăn nuôi vừa và lớn thì lượng chất thải cũng khá lớn và đa dạng. Nước và chất thải sẽ được đưa vào hầm biogas qua hệ thống ống dẫn, quá trình phân huỷ vi sinh vật sẽ diễn ra trong thùng chứa và tạo ra khí biogas, phân bón hữu cơ. Khí biogas thu thập được sẽ được sử dụng vào việc cung cấp năng lượng cho quá trình chăn nuôi. Phân bón hữu cơ thu thập được sẽ sử dụng để hỗ trợ trồng cây hoặc có thể tái sử dụng trong chăn nuôi.

 

Cơ sở chăn nuôi nhỏ

 

Các cơ sở chăn nuôi nhỏ hơn thì sẽ có lượng chất thải ít hơn, phù hợp với loại hầm biogas phủ bạt HDPE. Quy trình xử lý nước thải từ hầm biogas sẽ tương tự ở trên, khí biogas sản xuất ra có thể được sử dụng trong hoạt động đun nấu của gia đình.

 

 

Hộ gia đình

 

Các hộ gia đình sẽ thích hợp với các hầm cỡ nhỏ vì lượng chất thải tiêu thụ ở mức rất thấp. Nước thải gia đình và các chất thải hữu cơ từ các hoạt động nấu ăn sẽ được đưa vào hầm biogas hộ gia đình. Khi đó, quá trình phân hủy sẽ tạo ra khí biogas dùng được trong cả đun nấu và phân bón dùng để chăm sóc sân vườn.

 

Biogas trong nước thải chăn nuôi

 

Việc sử dụng hầm ủ biogas trong việc xử lý chất thải chăn nuôi không chỉ đem lại nhiều tác động tích cực cho môi trường mà còn mang lại những giá trị to lớn về kinh tế cho ngành chăn nuôi hiện nay.

 

Biogas xử lý các chất thải chăn nuôi nào

 

Hệ thống hầm ủ biogas có thể xử lý được nhiều nguồn chất thải chăn nuôi khác nhau, có thể kể đến như:

 

• Chất thải chăn nuôi heo.

 

• Chất thải chăn nuôi gà, vịt.

 

• Chất thải chăn nuôi bò.

 

• Thức ăn thừa của các loại vật nuôi, gia súc.

 

• Nước thải từ hoạt động rửa chuồng và quá trình làm thức ăn.

 

Lợi ích của hầm biogas trong chăn nuôi

 

• Bảo vệ môi trường: Quá trình phân huỷ trong hầm biogas sẽ làm giảm thiểu khí thải nhà kính và những tác động tiêu cực đến môi trường xung quanh.

 

• Bảo vệ sức khoẻ: Quá trình phân huỷ chất thải khi được xử lý bằng hầm ủ biogas sẽ giúp giảm thiểu tối đa những yếu tố dịch bệnh được gây ra bởi các vi sinh vật có trong chất thải.

 

• Cung cấp nguồn năng lượng tái tạo: Quá trình phân huỷ sẽ cung cấp nguồn năng lượng tái tạo, có thể ứng dụng vào các hoạt động chăn nuôi và sinh hoạt hàng ngày, giúp tiết kiệm chi phí và năng lượng.

 

• Tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng cao: Phân bón hữu cơ được tạo ra từ quá trình phân huỷ của hầm biogas có thể được tái sử dụng trong chăn nuôi hoặc dùng cho hoạt động trồng trọt.

 

 

Những lưu ý khi thiết kế hầm biogas trong chăn nuôi

 

Muốn xây dựng hầm biogas có tính ứng dụng cao và phù hợp với mục đích chăn nuôi thì cần chú ý những điều như sau:

 

Cách tính toán, thiết kế hầm

 

Để tính toán về kích thước và thiết kế của hầm biogas cần cân nhắc nhiều yếu tố quan trọng. Nên tính toán và xác định  kỹ lưỡng chất thải được sản xuất ra hàng ngày để ước chừng được dung tích thùng chứa phù hợp.

 

 

Bên cạnh đó, yếu tố môi trường và độ ẩm cũng là một yếu tố quan trọng. Tuỳ vào khí hậu và môi trường để chọn được loại hầm phù hợp, đảm bảo được tốc độ phân huỷ chất thải và khả năng sản xuất khí biogas.

 

Công thức tính toán thiết kế hầm biogas trong chăn nuôi

 

Tuỳ thuộc vào mô hình xây dựng hầm và sản phẩm chăn nuôi mà công thức được chia ra như sau:

 

• Đối với hầm ủ biogas của trang trại khép kín:

 

• • V hố = 0,003 x số gia súc của trang trại x thời gian lưu trữ (30 ngày).

 

• Đối với hầm ủ biogas của trang trại gia đình:

 

• • Chăn nuôi lợn: Lượng phân tươi/ ngày x số lượng lợn x 3 x thời gian ủ phân (60 ngày).

 

• • Chăn nuôi bò: Lượng phân tươi/ ngày x số lượng lợn x 2 x thời gian ủ phân (60 ngày).

 

Các lưu ý trong thiết kế và lắp đặt hầm biogas

 

Khi thiết kế và lắp đặt hầm biogas, cần lưu ý những điều sau:

 

• Hầm phải được đặt ở vị trí thoáng mát, tránh ánh nắng mặt trời trực tiếp.

 

• Chú ý độ pH (6,8 - 7) và nhiệt độ (30 - 35oC).

 

• Lựa chọn kỹ lưỡng vật liệu xây dựng để hạn chế tình trạng ẩm ướt, bị ăn mòn.

 

• Hầm ủ biogas phải đảm bảo được độ kín tuyệt đối.

 

• Chú ý tuân theo những hướng dẫn xây hầm biogas để đảm bảo an toàn.

 

• Kết hợp sử dụng máy hút hầm biogas để hút các chất thải một cách tiện lợi hơn.

 

• Có thể tham khảo thêm các thông tin về cách làm hầm bioga để tự thiết kế ra mẫu hầm theo ý muốn.

 

Cam kết của Polygreen

 

Công ty TNHH Dịch vụ Môi trường Polygreen là một công ty chuyên tư vấn và cung cấp dịch vụ lắp đặt hệ thống xử lý nước thải tốt nhất hiện nay. Polygreen cam kết không chỉ cung cấp các giải pháp thi công hệ thống xử lý nước thải chất lượng, hiệu quả mà còn hỗ trợ khách hàng trong việc tính toán, thiết kế và lắp đặt sơ đồ hệ thống hầm biogas. Chúng tôi hiểu rằng mỗi hoạt động chăn nuôi có đặc thù riêng và chúng tôi sẵn sàng tư vấn cũng như cung cấp các giải pháp phù hợp nhất để giúp khách hàng đạt được hiệu suất tối ưu trong việc xử lý chất thải, tạo ra nguồn năng lượng tái tạo.

 

 

Như vậy, trên đây, Polygreen đã cung cấp đầy đủ các thông tin về hầm biogas trong hoạt động chăn nuôi. Nếu quý khách có những thắc mắc khác về vấn đề xây dựng và thiết kế hầm ủ biogas, hãy liên hệ ngay với chúng tôi qua hotline: 028 3773 2377 để được tư vấn chi tiết và nhận giải pháp tối ưu nhất.