Luận án tiến sĩ: Đánh giá đa lợi ích xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng biogas tại Bắc Bộ & Bắc Trung Bộ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -----~~~----- NGUYỄN THỊ QUỲNH HƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG ĐA LỢI ÍCH CỦA GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN TẬP TRUNG BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS TẠI MỘT SỐ ĐỊA PHƢƠNG KHU VỰC BẮC BỘ VÀ BẮC TRUNG BỘ VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Hà Nội –2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -----~~~----- NGUYỄN THỊ QUỲNH HƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG ĐA LỢI ÍCH CỦA GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN TẬP TRUNG BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS TẠI MỘT SỐ ĐỊA PHƢƠNG KHU VỰC BẮC BỘ VÀ BẮC TRUNG BỘ VIỆT NAM Chuyên ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 9440301.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. Lƣu Đức Hải TS. Đỗ Nam Thắng Hà Nội – 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ của đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước “Nghiên cứu, đánh giá tiềm năng lợi ích kép về môi trường của các hoạt động ứng phó với biến đổi khí hậu ở Việt Nam” do TS. Đỗ Nam Thắng làm chủ nhiệm đề tài, mà trong đó tôi là thành viên chính tham gia và đã trực tiếp thực hiện.

Các kết quả trình bày trong luận án này đảm bảo trung thực và được Viện Khoa học Môi trường, Tổng cục Môi trường, đơn vị chủ trì đề tài, cho phép sử dụng. Tác giả luận án Nguyễn Thị Quỳnh Hƣơng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn sâu sắc PGS. Lưu Đức Hải – Giảng viên cao cấp Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và TS. Đỗ Nam Thắng - Đầu mối tác nghiệp GEF Việt Nam, Vụ Hợp tác quốc tế, Bộ Tài nguyên và Môi trường, đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện luận án.

Tôi xin gửi lời tri ân tới quý Thầy, Cô giáo bộ môn Quản lý môi trường cùng toàn thể các thầy, cô giáo trong và ngoài Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã quan tâm giúp đỡ tôi trong quá trình học tập. Trân trọng cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã động viên tôi trong quá trình thực hiện luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố Mẹ, Gia đình tôi và những người thân đã luôn là nguồn động viên, ủng hộ, hỗ trợ và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành tốt mọi công việc trong nghiên cứu và học tập. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Tác giả luận án Nguyễn Thị Quỳnh Hƣơng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.

viii MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Tổng quan về phát triển ngành chăn nuôi lợn và các vấn đề môi trường. Phát triển ngành chăn nuôi lợn trên thế giới.

Phát triển ngành chăn nuôi lợn tại Việt Nam. Các vấn đề môi trường trong ngành chăn nuôi. Tổng quan về công nghệ biogas. Công nghệ biogas.

Nguyên vật liệu cho các quá trình sinh khí biogas. Các giải pháp kỹ thuật và vận hành đối với các công trình biogas. Thực trạng áp dụng công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi tại Việt Nam. Tác động môi trường của công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn.

Tổng quan cơ sở khoa học về đa lợi ích và đa lợi ích của công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi. Khái niệm đa lợi ích. Lịch sử phát triển của cách tiếp cận đa lợi ích. Phân loại đa lợi ích của công nghệ biogas.

Tổng quan các nghiên cứu về đánh giá đa lợi ích của công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi. Các nghiên cứu trên thế giới. Các nghiên cứu tại Việt Nam. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Cách tiếp cận nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 55 i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đối tượng nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp điều tra xã hội học. Phương pháp lấy mẫu, phân tích mẫu nước thải.

Phương pháp đánh giá lợi ích môi trường của công nghệ biogas. Phương pháp đánh giá lợi ích giảm phát thải khí nhà kính của công nghệ biogas. Phương pháp đánh giá lợi ích sức khỏe của công nghệ biogas. Ứng dụng thống kê trong tính toán lợi ích của từng nhóm lợn.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .1 Hiện trạng chăn nuôi và chất lượng môi trường tại các hộ gia đình và trang trại chăn nuôi lợn trong phạm vi nghiên cứu. Xác định đa lợi ích tiềm năng của công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn. Lượng hóa đa lợi ích tiềm năng của công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn.Quy mô hộ gia đình. Đánh giá tiềm năng lợi ích môi trường.

Đánh giá lợi ích năng lượng tiềm năng. Đánh giá lợi ích nông nghiệp tiềm năng. Đánh giá lợi ích sức khỏe tiềm năng. Tổng lợi ích tiềm năng .2Quy mô trang trại.

Đánh giá lợi ích môi trường tiềm năng. Đánh giá lợi ích năng lượng tiềm năng. Tổng lợi ích tiềm năng. Lợi ích tiềm năng của công nghệ biogas theo từng nhóm lợn.

123 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tăng cường hiệu quả đa lợi ích của công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam. 131 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU TIẾP. 141 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.

144 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 157 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Các quốc gia có sản lượng thịt lợn đứng đầu thế giới. Đặc điểm của hệ thống chăn nuôi lợn tại Việt Nam.

Khối lượng chất thải chăn nuôi lợn theo vùngtại Việt Nam. Tổng khối lượng phát thải CO2 tương đương vào năm 2012. Thành phần của KSH. Đặc tính và khối lượng KSH của một số nguyên liệu thường gặp.

Sản phẩm khí sinh học và Mêtan lý thuyết từ Cácbohydrat, chất béo và Protein. Đặc tính trung bình của các loại phân chuồng khác nhau và tiềm năng khí Mêtan sinh học (BMP). Số lượng vật nuôi và thể tích tối thiểu của phần phân giải bể biogas. Sự thay đổi nồng độ của các chất trong không khí*.

Sự gia tăng tương đối của các chất ô nhiễm so sánh với việc sử dụng KSH. Đa lợi ích của công nghệ biogas. So sánh hiệu quả của các dạng phân bón khác nhau đối với năng suất của cây bắp cải, mù tạt và khoai tây. Tổng hợp các phương pháp đánh giá đa lợi ích của công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi.

Nội dung điều tra đánh giá đa lợi ích của công nghệ biogas. Phương pháp phân tích mẫu nước thải. Mức phí tương ứng với các thông số ô nhiễm tính phí. Thiết lập bài toán tính lợi ích/loại lợn.

Đa lợi ích của công nghệ biogas. Hệ số sử dụng tính toán. Ước tính chi phí tiết kiệm tiêu thụ năng lượng tại hộ gia đình có hầm biogas .100 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Ước tính một số ca bệnh nhiễm khuẩn hô hấp cấp dưới (ARLI) đối với trẻ em dưới 5 tuổi tại xã Ngọc Lũ và An Nội.

Tổng lợi ích tiềm năng mang lại từ việc áp dụng 1 hầm biogas. Ước tính đa lợi ích tiềm năng hàng năm của hầm biogas cho Việt Nam (tính từ tháng 10/2017) (sử dụng kết quả đa lợi ích công nghệ biogas quy mô hộ gia đình). Lợi ích tiết kiệm chi phí nộp phí bảo vệ môi trường tiềm năng đối với nước thải của các trang trại. Giá trị trung bình của EF đối với từng giai đoạn phát triển của lợn.

Doanh thu tiềm năng hàng năm từ việc bán chứng chỉ giảm phát thải của 19 trang trại. Kết quả tính toán lợi ích tiết kiệmđiện tiềm năngcủa 19 trang trại. Lượng phát thải CH4 dư thừa của các trang trại. Kết quả tính toán tổng lợi ích tiềm năng của việc áp dụng biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn tại các trang trại.

Đa lợi ích tiềm năng của trang trại khi áp dụng giải pháp xử lý chất thải bằng bể biogas. Các mảng ma trận. Các giá trị lợi ích tiềm năng theo từng nhóm lợn. Ước tính đa lợi ích tiềm năng của hầm biogas cho Việt Nam (tháng 4/2017) .129 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH Hình 1.

Xử lý chất thải chăn nuôi lợn tại quy mô trang trại. Phân hủy kỵ khí đối với chất hữu cơ và các nguyên liệu có khả năng phân hủy sinh học. Hầm biogas hộ gia đình. Tổ hợp công trình biogas với kỹ thuật bể phản ứng khuấy trộn liên tục (Continuos Stired Tank Reactor - CSTR) tại Châu Âu.

Khung đa lợi ích điều chỉnh dựa trên khung của Ngân hàng thế giới (World Bank). Áp dụng tiếp cận đa lợi ích trong các chính sách môi trường của Nhật Bản. Cách tiếp cận nghiên cứu của luận án. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nước thải ở trang trại.

Bể biogas và bể yếm khí, hiếu khi tại trang trại TT05. Hầm biogas phủ bạt HDPE tại trang trại TT02 và TT03 .84 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1. Số lượng lợn trên thế giới 2012 – 2017. Số lượng đầu lợn qua các năm 2010 – 2017.

Số lượng lợn tại thời điểm 1/10 hàng năm phân các địa phương nghiên cứu. Loại hầm biogas tại các hộ gia đình được khảo sát, 2012. Hàm lượng BOD trong nước thải đầu ra. Hàm lượng TSS trong nước thải đầu ra.

Hàm lượng COD trong nước thải đầu ra. Hàm lượng TP trong nước thải đầu ra. Hàm lượng N-NH4+ trong nước thải đầu ra. Mức độ ảnh hưởng ô nhiễm nước thải của các trang trại đến các hộ gia đình xung quanh.

Mức độ ảnh hưởng ô nhiễm mùi của các trang trại đến các hộ gia đình xung quanh. Mức độ ảnh hưởng ô nhiễm tiếng ồn của các trang trại đến các hộ gia đình xung quanh. Mức độ giảm ô nhiễm không khí trong nhà bếp khi sử dụng KSH .