Đối với ngành chăn nuôi, cụm từ “hầm biogas” không còn xa lạ. Đây là một giải pháp xử lý chất thải nông nghiệp vừa tiết kiệm chi phí, vừa bảo vệ môi trường. Hãy cùng Intech Solar tìm hiểu chi tiết hầm biogas qua bài viết dưới đây.
Khái niệm hầm biogas là gì?
Hầm biogas là một công trình kỹ thuật dùng để xử lý chất thải hữu cơ (phân gia súc, phụ phẩm nông nghiệp, rác hữu cơ…) thông qua quá trình phân hủy yếm khí. Quá trình này tạo ra khí biogas – một loại khí hỗn hợp có thể sử dụng để đun nấu, thắp sáng hoặc phát điện.
Nói một cách đơn giản, hầm biogas giống như “nhà máy sản xuất khí đốt mini” tại nhà. Chất thải đưa vào sẽ được phân hủy trong môi trường không có oxy, sinh ra khí methane – thành phần chính trong biogas – có khả năng cháy tương tự như gas. Không những thế, phần bã còn lại sau quá trình sinh khí có thể tận dụng làm phân bón cho cây trồng.
Hầm biogas có thể áp dụng tại các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ hoặc trang trại quy mô lớn, tùy vào thiết kế và dung tích. Tại Việt Nam, mô hình này đã được ứng dụng hàng chục năm và ngày càng được cải tiến về vật liệu, công nghệ và hiệu suất sinh khí.
Cấu tạo hầm bioga tiêu chuẩn
Bể nạp chất thải
Đây là nơi tiếp nhận phân gia súc, nước thải và các phụ phẩm hữu cơ. Hệ thống này thường gồm một bể trộn hoặc hố chứa nhỏ, nơi người dùng pha loãng chất thải với nước trước khi đưa vào hầm. Mục đích là giúp chất thải dễ phân hủy và không gây tắc nghẽn trong hầm.
Bể phân hủy
Toàn bộ quá trình tạo ra khí biogas diễn ra trong bể phân hủy. Đây là khu vực được xây dựng kín khí, không cho không khí bên ngoài xâm nhập. Trong điều kiện yếm khí, vi sinh vật sẽ phân giải chất hữu cơ và tạo ra khí methane, CO2 và một số khí khác.
Tùy vào điều kiện và ngân sách, bể phân hủy có thể làm bằng gạch xây, bê tông, nhựa composite hoặc phủ bạt HDPE. Điều quan trọng là đảm bảo kín khí và có tuổi thọ bền vững.
Hệ thống thu và dẫn khí
Khí sinh ra từ quá trình phân hủy được dẫn qua ống nhựa PVC đến bếp hoặc bình chứa khí. Ở các hệ thống lớn, có thể gắn thêm bộ điều áp để ổn định lưu lượng khí khi sử dụng.
Ngoài ra, một số mô hình hiện đại còn lắp thiết bị lọc khí nhằm loại bỏ tạp chất như H2S, đảm bảo khí sạch hơn, ít ăn mòn thiết bị hơn khi sử dụng lâu dài.
Hệ thống thoát bã và nước
Sau khi sinh khí, bã thải sẽ được đẩy dần ra khỏi hầm thông qua cửa thoát bã. Phần này cần thiết kế hợp lý để không làm đầy bể quá nhanh, đồng thời tận dụng bã hữu cơ làm phân bón hoặc ủ tiếp theo.
Nước thải từ quá trình xử lý cũng có thể tái sử dụng tưới tiêu hoặc tiếp tục xử lý sinh học nếu cần thiết.
Một số trang bị bổ trợ khác
- Van an toàn áp suất: giúp điều tiết áp lực trong bể khi khí tích tụ quá nhiều, tránh gây nổ hoặc rò rỉ.
- Ống quan sát hoặc cửa kiểm tra: giúp người vận hành theo dõi lượng khí, kiểm tra tình trạng hoạt động và tiến hành bảo trì khi cần thiết.
Về cơ bản, cấu tạo hầm biogas không phức tạp, nhưng đòi hỏi sự chính xác trong thiết kế và thi công. Một hệ thống đúng chuẩn sẽ vận hành ổn định, ít rủi ro và cho sản lượng khí ổn định trong thời gian dài. Chính vì vậy, việc lựa chọn đơn vị thi công uy tín hoặc tư vấn kỹ thuật từ chuyên gia là điều rất cần thiết khi triển khai mô hình hầm biogas hộ gia đình hoặc trang trại.
Nguyên lý hầm biogas hoạt động như thế nào?
Quá trình phân hủy yếm khí tạo khí sinh học
Hầm biogas hoạt động dựa vào hoạt động của các vi sinh vật yếm khí. Khi phân gia súc, chất thải hữu cơ (như rác thải nhà bếp, bã mía, bã hèm bia…) được nạp vào hầm, các vi sinh vật này sẽ phân hủy chất hữu cơ trong môi trường không có oxy. Quá trình này diễn ra theo nhiều giai đoạn chuyển hóa sinh học, cuối cùng tạo ra hỗn hợp khí gồm methane (CH₄), carbon dioxide (CO₂) và một lượng nhỏ các khí khác.
Sản sinh khí methane
Trong hỗn hợp khí biogas, methane chiếm khoảng 50 đến 70%, là thành phần có khả năng cháy được. Nhờ đó, khí sinh ra từ hầm biogas có thể dùng để đun nấu, phát điện hoặc chạy động cơ. Đây chính là nguồn năng lượng tái tạo quý giá, tận dụng từ chính chất thải phát sinh hằng ngày.
Sự kín khí
Một nguyên tắc sống còn của hầm biogas là phải đảm bảo kín khí tuyệt đối. Nếu không kín, quá trình phân hủy sẽ bị gián đoạn, khí sẽ thất thoát, hiệu suất sinh khí giảm đáng kể. Đó là lý do vì sao khâu thiết kế, vật liệu thi công và bảo dưỡng luôn phải được kiểm tra nghiêm ngặt.
Lợi ích khi sử dụng hầm biogas
Ứng dụng hầm biogas không chỉ dừng lại ở việc xử lý chất thải. Khi khai thác đúng cách, mô hình này mang lại rất nhiều lợi ích thiết thực, từ kinh tế, môi trường đến cải thiện chất lượng sống của người dân.
Xử lý chất thải an toàn, giảm thiểu ô nhiễm môi trường
Hầm biogas giúp xử lý triệt để lượng phân thải, nước tiểu, rác hữu cơ phát sinh hằng ngày từ hoạt động chăn nuôi và sinh hoạt. Nhờ quá trình phân hủy khép kín, mùi hôi thối được hạn chế rõ rệt, nguồn nước và không khí xung quanh cũng sạch hơn, từ đó giảm nguy cơ ô nhiễm và bệnh tật trong cộng đồng.
Tận dụng khí đốt miễn phí, tiết kiệm chi phí năng lượng
Thay vì phải mua than, gas hoặc điện để nấu ăn, người dùng có thể tận dụng khí biogas sinh ra từ chính chất thải trong gia đình hoặc trang trại. Với các hộ nuôi từ vài chục đến hàng trăm con gia súc, lượng khí sinh ra mỗi ngày có thể đủ dùng cho toàn bộ nhu cầu nấu nướng, thắp sáng hoặc chạy máy phát điện cỡ nhỏ.
Tái sử dụng bã thải làm phân bón hữu cơ
Bã thải còn lại sau quá trình sinh khí có hàm lượng hữu cơ cao, có thể dùng trực tiếp để bón cây hoặc tiếp tục ủ hoai làm phân bón sinh học. Đây là nguồn dinh dưỡng tự nhiên rất tốt cho cây trồng, giúp giảm chi phí mua phân hóa học mà vẫn đảm bảo năng suất.
Góp phần giảm phát thải khí nhà kính
Khí methane nếu thải ra môi trường sẽ gây hiệu ứng nhà kính mạnh gấp nhiều lần CO₂. Bằng cách thu gom và sử dụng khí này làm nhiên liệu, hầm biogas giúp giảm đáng kể lượng khí phát thải gây biến đổi khí hậu, đồng thời góp phần vào xu hướng phát triển nông nghiệp xanh – bền vững.
Hướng dẫn xây dựng hầm biogas hiệu quả
Lựa chọn kiểu hầm phù hợp với quy mô sử dụng
Hiện nay, có 3 loại hầm phổ biến:
- Hầm biogas xây bằng gạch hoặc bê tông: phù hợp với hộ gia đình hoặc trang trại vừa và nhỏ.
- Hầm biogas composite (bằng nhựa): dễ lắp đặt, độ bền cao, ít rò rỉ, thích hợp với hộ dân ở khu vực không có tay nghề xây dựng.
- Hầm phủ bạt HDPE: thường dùng cho trang trại lớn, chi phí thấp, thi công nhanh, dễ mở rộng quy mô.
Việc lựa chọn loại hầm cần căn cứ vào nhu cầu sử dụng khí, số lượng vật nuôi và điều kiện địa hình.
Xác định dung tích hầm dựa trên nguồn chất thải
Một nguyên tắc đơn giản là càng nhiều chất thải hữu cơ thì dung tích hầm càng lớn. Với mỗi con heo, bò, gà…, có thể tính toán được lượng phân trung bình mỗi ngày để suy ra thể tích hầm phù hợp. Cần tránh xây hầm quá nhỏ gây tràn, hoặc quá lớn gây lãng phí đầu tư.
Chọn vị trí xây dựng hầm hợp lý
Vị trí đặt hầm nên:
- Gần chuồng trại để thuận tiện thu gom phân
- Cách xa nhà ở, giếng nước tối thiểu vài chục mét
- Có hệ thống thoát nước và không bị ngập úng vào mùa mưa
Ngoài ra, cũng cần tính đến vị trí lắp bếp gas, hệ thống đường ống dẫn khí sao cho tối ưu, ít gấp khúc và dễ bảo trì.
Thi công đúng kỹ thuật – đảm bảo kín khí và an toàn
Dù là hầm xây hay hầm nhựa, việc thi công phải đúng chuẩn:
- Đáy và thành hầm phải chống thấm tốt, không rò rỉ khí
- Hệ thống nắp đậy kín, có van an toàn
- Ống dẫn khí dùng loại chịu áp, tránh rò rỉ hoặc tắc nghẽn
Khi hoàn thiện, nên kiểm tra thử áp suất và mức sinh khí trước khi đưa vào sử dụng lâu dài.
Bảo trì định kỳ để kéo dài tuổi thọ hầm
Trong quá trình sử dụng, nên:
- Định kỳ xả bã thải tránh đầy hầm
- Kiểm tra ống dẫn, van, cửa nạp để phát hiện kịp thời rò rỉ
- Không đưa các chất không phân hủy (như bao nilon, xương, rác cứng) vào hầm vì dễ gây tắc nghẽn
Thực hiện tốt công tác bảo trì không chỉ giúp hệ thống hoạt động ổn định mà còn nâng cao hiệu quả sử dụng khí trong thời gian dài.
Hầm biogas không chỉ là giải pháp xử lý chất thải hữu hiệu mà còn mang lại nguồn năng lượng sạch, thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí cho người sử dụng. Với nguyên lý hoạt động đơn giản, cấu tạo dễ triển khai và nhiều lợi ích thiết thực, mô hình hầm biogas ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp. Việc hiểu rõ và áp dụng đúng kỹ thuật sẽ giúp người dân khai thác tối đa hiệu quả mà hệ thống này mang lại.
