Hiệu quả của Biogas đa năng Vị Nông

Trung tâm Vị Nông (Hội Làm vườn Việt Nam) đã nghiên cứu phát triển thành công công nghệ mới theo nguyên lý hoàn lưu, kết hợp hoàn hảo với hố xí tự hoại hiện đại hợp vệ sinh, xử lý có hiệu quả chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ hộ gia đình, rác thải hữu cơ nông nghiệp quy mô hộ gia đình, khắc phục điểm nghẽn của các công nghệ biogas khác.

Điểm nghẽn công nghệ biogas đối chứng

Trên 130 năm nay, các nhà thiết kế biogas tiền bối và đương đại vẫn đặt cửa xả hầm biogas ở giữa chu trình phân giải yếm khí chất hữu cơ, đặt khoảng giữa (1/2) bể phân hủy như một mặc định.

Các nghiên cứu thực tiễn cho thấy, biogas quy mô nhỏ và vừa hiện phổ biến, được biết trên thế giới và Việt Nam, có ít nhất 10 nhược điểm, nổi bật là: Không quản trị được thời gian lưu cơ chất trong bể phân hủy; Đẩy trực tiếp toàn bộ váng và phân tươi cùng mùi xú uế ra môi trường, gây ô nhiễm thứ cấp; Có 50% thể tích chết; Không lấy được bã phân để bón ruộng khi cần thiết…

Việc ứng dụng “chưa lôgic” các quy luật và nguyên lý tự nhiên, đã ảnh hưởng trực tiếp, tạo nhiều nhược điểm và hệ lụy của biogas đối chứng. Nếu đặt chu trình phân giải yếm khí chất hữu cơ cạnh mô hình phân tầng trong hố xí tự hoại (WC), ta có hình 1: 

Hình 1: Mối quan hệ giữa chu trình phân giải yếm khí chất hữu cơ và sự phân tầng trong phân giải yếm khí chất hữu cơ trong hố xí tự hoại (WC).

Các nhà thiết kế xưa và nay, hầu như đều mặc định đặt cửa xả lấy chất thải từ giữa chu trình phân giải kỵ khí chất hữu cơ (ở giai đoạn axit hóa), tương ứng vùng tách cặn, còn gọi là vùng lắng (Vn), trong vòng tròn (hình 1).

 Theo quy tắc bình thông nhau, việc thiết kế cửa xả đặt cao, khoảng giữa (1/2) bể phân hủy, như KT và Compusite; Các loại hầm vòm nắp cố định có cửa xả tuy đặt sát đáy, nhưng đỉnh vòm cuốn cao, sát tầng váng và phân tươi (như Nắp cố định Nepal, Modified Camartec, Deenbandhu, India, …); Riêng KT3.1, Nguyễn Độ, hay RDAC lại “quyết định” lấy bã thải ngay đầu chu trình phân hủy kỵ khí nên đặt cửa xả ngay trên tầng váng và phân tươi (Vv)… Khi áp suất gas tăng cao (đạt P.max), theo quy tắc bình thông nhau, sẽ tự động đẩy toàn bộ váng và dịch phân tươi lên bể điều áp (như KT, Deenbandhu…); Hoặc đẩy thẳng ra môi trường như hầm Compusite không có bể điều áp tương thích; Hoặc đẩy váng và phân tươi lên bể điều áp, nằm phân hủy ở đó ít nhất 12 - 24/ 24 giờ/ ngày, như KT, KT3.1, Nguyễn Độ, hay RDAC; Hoặc như HDPE hoàn toàn không có bể điều áp, mỗi ngày, đẩy ra hàng chục khối nước phân tươi gây ô nhiễm thứ cấp nghiêm trọng hơn… Đó là điểm nghẽn công nghệ của các Biogas đối chứng.

Khắc phục hiệu quả điểm nghẽn

Nhằm khắc phục có hiệu quả điểm nghẽn công nghệ của các biogas đối chứng, Trung tâm Vị Nông xác định công nghệ: Lấy bã thải cuối chu trình phân giải kị khí chất hữu cơ, nơi có COD, BOD5 và các điều kiện Coli đã giảm sâu, tối thiểu trên 70 -80%; Đặt cửa xả lấy bã mùn sát đáy, và hoạt động theo nguyên lý hoàn lưu, như hình 1 (nạp và xả liên hoàn).

Để giải quyết tốt vấn đề trên, Biogas đa năng Vị Nông được thiết kế mang nhiều tính mới, khác biệt: Bộ đầu nạp đa năng; Bể phân hủy có cửa xả đặt cuối chu kỳ phân giải yếm khí chất hữu cơ, sát đáy bể phân hủy; Bể điều áp tương thích với sản lượng khí sinh ra; Cửa hoàn lưu - Đảm bảo cho nguyên lý hoàn lưu hoạt động hiệu quả; Bộ phận làm khô bã thải...

Với cấu tạo trên, Biogas đa năng Vị Nông mang nhiều tính mới khoa học, khác biệt, thỏa mãn được 6 yêu cầu, nhiệm vụ trong định hướng thiết kế giải quyết tốt các điểm nghẽn công nghệ của các biogas đối chứng, gồm: Chủ động sản xuất đủ chất đốt sạch (biogas) cho nhu cầu sinh hoạt và phân hữu cơ vi sinh ngay tại hộ gia đình; Xử lý có hiệu quả chất thải chăn nuôi, rác thải sinh hoạt hữu cơ, phế phụ phẩm nông nghiệp; Là chìa khóa thực hiện và nâng cao giá trị gia tăng chuỗi sản xuất tuần hoàn xanh; Kết hợp tốt với hố xí tự hoại hợp vệ sinh; Khắc phục hiệu quả điểm nghẽn công nghệ các Biogas đối chứng, mang lại nhiều lợi ích cho nông dân; Góp phần xây dựng nông thôn mới theo định hướng nông nghiệp sinh thái, nông thôn hiện đại và nông dân thông minh.

Biogas đa năng vị Nông có ít nhất 10 ưu điểm vượt trội so với đối chứng. Trong đó nổi bật các ưu điểm: Năng suất, sản lượng khí gas cao hơn so với đối chứng; Hiệu quả quản trị và xử lý chất thải tốt hơn (COD, COB5 giảm sâu, quản trị thời gian lưu cơ chất tốt hơn, giảm phát thải khí nhà kính hiệu quả so với đối chứng); Sử dụng được Nội áp suất để phá váng và đẩy bã mùn hoai ra ngoài, không phải nạo vét; Chỉ số áp suất và khả năng chịu tải cao; Biogas Vị Nông có khả năng chịu quá tải và tự động xử lý quá tải khi tăng đàn; Thể tích bể phân hủy100% là phần động hữu ích, xử lý chất thải hiệu quả nhiều hơn đối chứng... Do đó, mang lại công năng hoạt động cao gấp 200%, tính hiệu quả cao có thể đo đếm được so với đối chứng.

Hiệu quả của công nghệ Biogas đa năng Vị Nông

Trong khuôn khổ thực hiện dự án theo Quyết định 1872/QĐ-UBND, ngày 11/ 6/ 2020 của UBND tỉnh Nghệ An, Trung tâm Vị Nông xây dựng 33 hầm biogas Vị nông, có tổng thể tích 347 m3 tại huyện Thanh Chương (Nghệ An). Do khắc phục tốt, có hiệu quả điểm nghẽn công nghệ của biogas đối chứng; qua khảo sát, theo dõi và ý kiến của các hộ dân tham gia dự án, khẳng định lợi ích kinh tế - xã hội do Biogas Vị Nông mang lại là thực tế, đo đếm được, cụ thể:

Trung bình, mỗi gia đình có 4-5 người, chăn nuôi 1-2 con trâu bò, 5-7 con heo, làm 1 hầm Biogas Vị Nông 7 m3 (to nhỏ tùy lượng chăn nuôi), giúp chủ động tự túc, sản xuất đủ hoàn toàn chất đốt sinh hoạt quanh năm. Mỗi năm, tiết kiệm được ít nhất 2,5-3,0 triệu đồng. Trừ khấu hao, lãi khoảng 45-50 triệu đồng/bể trong thời gian sử dụng ít nhất 25-30 năm.

Về hiệu quả thu gom xử lý chất thải chăn nuôi: Với kết quả 33 hầm Biogas Vị Nông, có tổng thể tích 347 m3,  nạp và xử lý 25.425-34.641 kg chất thải chăn nuôi và rác thải sinh hoạt hữu cơ/ngày đêm; mỗi năm xử lý được 9.280-12.644 tấn chất thải, nhiều hơn so với đối chứng.

Bếp ga từ hầm biogas Vị nông của  gia đình bà Nguyễn Thị Hoa  ở xã Thanh Hòa (Thanh Chương - Nghệ An).

Một tấn phân chuồng tươi với cách quản lý, sử dụng như hiện nay, sẽ phát thải vào không khí khoảng 0,24 tấn CO2. Nếu quy đổi với tổng lượng chất thải được xử lý nói trên, hệ thống 33 hầm Biogas Vị Nông của dự án sẽ xử lý và giảm phát thải 2.227,2-3.035 tấn CO2  (2.227- 3.035 tín chỉ carbon/năm); tạo ra khoảng 3.712-8.000m3 chất đốt sạch biogas, và khoảng 6 000 - 7.000 tấn phân hữu cơ vi sinh mỗi năm.

Hết vòng đời Biogas Vị Nông xử lý được  287.400 -379.320 tấn chất thải chăn nuôi và rác sinh hoạt hữu cơ, tương đương 66.816 - 91.037 tấn CO2 (bằng 66.816 - 91.037 tín chỉ carbon (nếu được tham gia thị trường carbon sẽ mang lại 334.080- 455.185 USD); tạo ra khoảng 111.360- 240.000m3 chất đốt sạch Biogas  và 180.000- 210.000 tấn phân hữu cơ vi sinh với giá trị 72 - 84 triệu đồng.

Hiệu quả dự án Biogas đa năng Vị Nông mang lại cho người dân và xã hội kết quả cụ thể, đo đếm được, với lợi nhuận thu được, trị giá khoảng từ 308.910.600-373.042.400 đồng/năm; trọn vòng đời, mang lại tổng giá trị  9.267.318.000 - 11.191.272.000 đồng.

Nếu dự án được tham gia thị trường tín chỉ carbon thì hiệu quả còn cao gấp nhiều lần. Cụ thể, trọn vòng đời, 33 hầm, giảm phát thải khí nhà kính được 66.816 - 91.037 tấn CO2 (bằng 66.816 - 91.037 tín chỉ). Nếu tham gia thị trường tín chỉ carbon, mỗi tín chỉ giá 5 USD, sẽ mang lại 334.080-455.185 USD, tương đương 7.649.100.000 - 10.014.070.000 đồng.