Một số mô hình và thiết kế hầm biogas trong chăn nuôi
Trong lĩnh vực chăn nuôi hiện đại, việc xử lý chất thải một cách hiệu quả không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn tạo ra nguồn năng lượng sạch, bền vững. Hầm Biogas chính là giải pháp then chốt, nơi các chất thải từ lợn, gà, bò… được chuyển hóa nhờ hoạt động kỳ diệu của các vi sinh vật trong môi trường không có oxy. Quá trình này không chỉ làm giảm ô nhiễm mà còn sản sinh khí Biogas nguồn năng lượng tiềm năng phục vụ cho cuộc sống và sản xuất.
Trong bài viết dưới đây, Thái Bình Dương sẽ giới thiệu các mô hình và thiết kế hầm Biogas tiêu biểu, giúp bà con nắm rõ và áp dụng hiệu quả trong chăn nuôi.
Cấu tạo cơ bản của hầm Biogas trong chăn nuôi
Hầm biogas trong chăn nuôi thường được thiết kế với cấu trúc ba bể thông nhau, bao gồm: bể nạp, bể phân giải, và bể điều áp. Mỗi bộ phận đảm nhận một vai trò riêng biệt để quá trình phân hủy chất thải hữu cơ diễn ra hiệu quả, đồng thời thu hồi khí biogas với áp lực ổn định phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất.
- Bể nạp: Bể nạp là cửa đầu tiên của hệ thống, có nhiệm vụ đưa nguyên liệu chất thải (phân động vật, nước thải) vào hầm biogas. Đây cũng là nơi khởi đầu cho quá trình ủ phân. Bể nạp được thiết kế kín để giữ khí sinh học không thoát ra ngoài và đồng thời dẫn khí biogas sinh ra đến hệ thống thu gom.
- Bể phân giải: Bể phân giải là bộ phận quan trọng nhất trong hầm biogas, thường có dạng hình cầu hoặc hình trụ kín, chịu áp lực tốt. Đây là nơi diễn ra quá trình phân hủy yếm khí (thiếu oxy) của các vi sinh vật trên chất thải hữu cơ. Quá trình này sản sinh ra khí biogas chủ yếu là methane (CH4) và carbon dioxide (CO2). Bể phân giải không chỉ giữ nguyên liệu để vi sinh vật phân hủy mà còn tích trữ khí biogas sinh ra trước khi được dẫn tới bể điều áp.
- Bể điều áp: Bể điều áp có chức năng duy trì áp lực ổn định cho toàn bộ hệ thống, tránh tình trạng áp suất khí tăng cao gây nguy hiểm hoặc thất thoát khí. Bể này còn góp phần đảm bảo lượng khí biogas được cung cấp liên tục, ổn định phục vụ nhu cầu sử dụng hàng ngày như đun nấu hay phát điện.
Các bộ phận chính khác của hầm biogas
- Cửa nạp: Là cửa chuyên dùng để đưa nguyên liệu vào hầm biogas, đồng thời đảm nhận vai trò ủ phân và dẫn khí biogas ra ngoài. Cửa này phải được thiết kế kín khít để tránh khí thoát ra và mùi hôi phát tán.
- Cửa ra: Là nơi thải ra phần chất thải đã được phân hủy hoàn toàn, thường là bùn hoặc phân hữu cơ có thể tận dụng làm phân bón cho cây trồng.
Vật liệu xây dựng phổ biến
Hầm biogas có thể được xây dựng từ nhiều vật liệu khác nhau, phổ biến nhất bao gồm:
- Bê tông cốt thép: Độ bền cao, chịu lực tốt, thường dùng cho các hầm biogas cố định, quy mô lớn.
- Bạt HDPE (High-Density Polyethylene): Loại vật liệu nhựa dẻo, chịu ăn mòn tốt, linh hoạt trong thi công, thường áp dụng cho hầm biogas dạng màng bọc hoặc bể màng.
- Composite: Vật liệu nhựa tổng hợp cao cấp, bền bỉ, nhẹ, kháng hóa chất và thời tiết, dùng nhiều trong các hầm biogas thương mại hiện đại.
Việc lựa chọn vật liệu xây dựng phụ thuộc vào quy mô chăn nuôi, điều kiện kinh tế và mục đích sử dụng của từng hộ gia đình hoặc trang trại.
Các mô hình hầm Biogas phổ biến trong chăn nuôi
Trong chăn nuôi hiện nay, việc ứng dụng các mô hình hầm Biogas không chỉ giúp xử lý hiệu quả chất thải mà còn tận dụng nguồn năng lượng sạch từ khí Biogas, đồng thời tạo ra phân bón hữu cơ bổ sung cho sản xuất nông nghiệp. Dưới đây là ba mô hình hầm Biogas phổ biến, được áp dụng rộng rãi ở các quy mô chăn nuôi khác nhau:
Mô hình hầm Biogas trang trại khép kín (trại lạnh)
Mô hình này phù hợp với các trang trại chăn nuôi vừa và lớn, nơi có lượng chất thải lớn và đa dạng từ nhiều loại vật nuôi. Toàn bộ chất thải được thu gom qua hệ thống ống dẫn riêng biệt và đưa vào hầm Biogas. Tại đây, các vi sinh vật kỵ khí sẽ phân hủy chất thải hữu cơ thành khí Biogas và phân bón hữu cơ.
Công dụng:
- Khí Biogas thu được thường được sử dụng làm nguồn năng lượng cho các hoạt động trong trang trại như đun nấu, phát điện hoặc sấy khô.
- Phân bón hữu cơ sau quá trình ủ được dùng để trồng cây hoặc tái sử dụng trong chăn nuôi, giúp tiết kiệm chi phí đầu vào và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Thiết kế và kích thước: Kích thước hầm được tính toán dựa trên số lượng vật nuôi và thời gian lưu trữ chất thải (thường khoảng 30 ngày) để đảm bảo hiệu quả xử lý và sản xuất khí.
Công thức tính thể tích hầm cho trang trại khép kín là:
V_HẦM = 0,003 × SỐ LƯỢNG GIA SÚC × THỜI GIAN LƯU TRỮ (NGÀY)
Trong đó, 0,003 m³ là thể tích trung bình phân tươi thải ra mỗi ngày trên một con vật (theo quy chuẩn chung).
Mô hình hầm Biogas gia đình (quy mô nhỏ)
Mô hình này được thiết kế dành cho các hộ gia đình có quy mô chăn nuôi nhỏ, lượng chất thải ít hơn và nhu cầu sử dụng khí Biogas cho sinh hoạt trong gia đình.
Đặc điểm:
- Dung tích hầm nhỏ hơn, phù hợp để xử lý phân và chất thải hữu cơ hàng ngày của gia đình.
- Khí Biogas tạo ra chủ yếu phục vụ nhu cầu đun nấu và chiếu sáng.
- Phân bón hữu cơ sau xử lý được sử dụng cho vườn nhà hoặc trồng cây rau màu.
Cách tính thể tích hầm: Thể tích hầm Biogas gia đình được tính dựa trên lượng phân tươi thải ra hàng ngày, số lượng vật nuôi và thời gian ủ phân (thường 60 ngày).
Ví dụ đối với chăn nuôi lợn:
V_HẦM = LƯỢNG PHÂN TƯƠI/NGÀY × SỐ LƯỢNG LỢN × 3 × THỜI GIAN Ủ PHÂN (60 NGÀY)
Với chăn nuôi bò, hệ số nhân là 2 thay vì 3
Vật liệu xây dựng:Loại hầm này thường được xây dựng bằng gạch hoặc composite, có ưu điểm dễ thi công, chi phí thấp, phù hợp điều kiện của hộ gia đình.
Đặt mua sản phẩm thiết bị chăn nuôi bò
Mô hình hầm Biogas bằng túi ủ Biogas (dễ lắp đặt, phù hợp hộ gia đình)
Đây là mô hình hầm Biogas sử dụng bạt HDPE (nhựa dẻo) phủ trên bể chứa chất thải, có cấu tạo đơn giản, dễ thi công và chi phí thấp. Mô hình này rất phù hợp với các hộ gia đình có quy mô chăn nuôi nhỏ hoặc các vùng khó khăn về kinh phí đầu tư.
Ưu điểm nổi bật:
- Chi phí đầu tư thấp: Giá thành từ 100.000 đến 300.000 VND/m³ dung tích hầm, giúp giảm gánh nặng tài chính cho bà con.
- Thi công nhanh, đơn giản: Không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, có thể lắp đặt nhanh chóng.
- Độ bền cao: Bạt HDPE có khả năng chịu tia UV và điều kiện thời tiết khắc nghiệt tại Việt Nam, tuổi thọ lên đến 70 năm.
- Hiệu quả xử lý: Giảm COD (chất hữu cơ), BOD5 (oxy sinh hóa), SS (chất rắn lơ lửng) từ 60% đến 80%, giúp cải thiện chất lượng môi trường.
Ứng dụng: Mô hình này rất phù hợp với khí hậu và điều kiện chăn nuôi hộ gia đình tại Việt Nam, vừa xử lý chất thải hiệu quả, vừa tạo ra nguồn khí sạch để đun nấu và phân bón hữu cơ chất lượng.
Việc lựa chọn mô hình hầm Biogas phù hợp với quy mô và điều kiện chăn nuôi của từng hộ gia đình hoặc trang trại sẽ giúp tận dụng tối đa lợi ích về mặt kinh tế và môi trường. Từ mô hình trang trại khép kín với quy mô lớn đến các giải pháp đơn giản như hầm bằng túi HDPE, mỗi mô hình đều có ưu điểm riêng, góp phần thúc đẩy phát triển chăn nuôi bền vững tại Việt Nam.
Trên đây là một số mô hình và thiết kế hầm biogas phổ biến và hiệu quả đang được ứng dụng trong chăn nuôi hiện nay. Mỗi mô hình sở hữu những ưu điểm riêng, phù hợp với các điều kiện và quy mô chăn nuôi khác nhau. Việc lựa chọn thiết kế hầm biogas tối ưu sẽ giúp các trang trại không chỉ giải quyết vấn đề xử lý chất thải một cách bền vững mà còn tận dụng được nguồn năng lượng sạch và phân bón hữu cơ giá trị.
Phó phòng Marketing
Thạc Sĩ, Bác Sĩ Thú Y (Trường Nông Lâm TP.HCM), Có hơn 6 năm kinh nghiệm trong ngành chăn nuôi