Tài liệu Thiết kế chế tạo thiết bị tách - lọc chất thải rắn dùng trong nuôi tôm thâm canh thấp chiều

  • Số trang: 98 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 55 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 27125 tài liệu

Mô tả:

Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng LỜI NÓI ĐẦU N uôi tôm hiện nay đang là ngành nghề có tốc độ phát triển nhanh bởi đây là nghề sinh lợi lớn, đồng vốn đầu tư vào nhanh chóng đem lại hiệu quả kinh tế. và đang trở thành ngành kinh tế mũi nhọn của nhiều nước trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Nuôi tôm thâm canh hay còn gọi là nuôi tôm theo hình thức công nghiệp đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng và đem lại lợi nhuận cao cho người nuôi tôm. Việt Nam có 3260 km bờ biển, 12 đầm phá và các eo vịnh, 112 cửa sông lạch, hàng ngành đảo lớn nhỏ ven biển.Với 1.700.000 ha mặt nước, Việt Nam đã và đang phát triển nghề nuôi trồng thủy sản đặc biệt là nuôi tôm rất mạnh. Trong nội địa, hệ thống sông ngòi kênh rạch chằng chịt và các hồ chứa thủy lợi, thủy điện đã tạo cho nước ta một tiềm năng lớn về nuôi trồng thủy sản theo hướng công nghiệp. Để ổn định và phát triển nghề nuôi trồng, nuôi tôm thương phẩm ngoài việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật nuôi ti tiện tiến thì việc nghiên cứu các biện pháp thu h ồI ch ất th ải trong nước nuôi cũng rất quan trọng. Được sự đồng ý của Khoa cơ khí, Bộ môn Chế Tạo máy tôi đã thực hiện đề tài: “Thiết kế chế tạo thiết bị tách - lọc chất thải rắn dùng trong nuôi tôm thâm canh thấp chiều” Đề tài được thực hiện với các mục tiêu: Trên cơ sở tìm hiểu các biện pháp tách lọc chất thải rắn trong ao nuôi tôm quảng canh cải tiến tới bán thâm canh và thâm canh hiện hành. Ý nghĩa của đề tài là mang đến cho nghề nuôi trồng thủy sản, nghề nuôi tôm thiết bị kỹ thuật mới về sử lý chất thải rắn trong công nghệ nuôi phù hợp thực tế hiện nay. Cùng với các phương pháp điều chỉnh môi trường khác giúp nghề nuôi tôm hạn chế rủi do thiệt hại do môi trường nuôi đem lại. Đề tài được thực hiện với nội dung sau: 1.Tồng quan về nuôi tôm thâm canh thấp chiều 2.Thiết kế kỹ thuật thiết bị tách- lọc chất thải rắn dùng trong nuôi tôm thâm canh thấp chiều. SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 1 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng 3.Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo. 4.Khảo nghiệm và hoàn chỉnh;kết luận và đề xuất. Tuy đã cố gắng song do trình độ bản thân và thời gian thực hiện đề tài có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong ý kiến đóng góp ý kiến và chỉ bảo của quý Thầy và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn. Nha trang, ngày 15 tháng 11 năm 2005 Sinh viên thực hiện Nguyễn Hữu Phước SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 2 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm sự quan tâm giúp đỡ trong suốt thời gian thực tập, nghiên cứu để hoàn thành đề tài tốt nghiệp của Ban giám hiệu trường đại học Thủy sản, Ban chủ nhiệm khoa cơ khí, Phòng khoa học - Công nghệ, Bộ môn Chế Tạo máy, Bộ môn Nuôi trồng Thủy sản, Xưởng cơ khí, Trung tâm Nghiên cứu vật liệu và Chế tạo Tàu cá, Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật nuôi trồng Thủy sản trường Đại Học Thủy Sản. -Xin chân thành cảm ơn các Quý Thầy bộ môn chế tạo máy, tập thể kỹ sư công nhân Xưởng cơ khí, tập thể kỹ sư công nhân Trung tâm Nghiên cứu vật liệu và Chế tạo Tàu cá, tập thể kỹ sư công nhân Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật nuôi trồng Thủy sản trường Đại Học Thủy Sản đã tạo điều kiện thuận lợi cho bản thân trong quá trình thực hiện đề tài. -Xin chân thành cảm ơn Qúy thầy Phó Giáo sư - Tiến sĩ Phạm Hùng Thắng đã trực tiếp định hướng và tận tình chỉ dẫn tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn ! SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 3 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Chương I: TỔNG QUAN VỀ NUÔI TÔM THÂM CANH THẤP CHIỀU I.1. Tổng quan về nuôi tôm thâm canh thấp chiều ¨ Khái niệm về nuôi tôm thâm canh Nuôi tôm thâm canh là hình thức nuôi mà con người hoàn toàn chủ động về số lượng và chất lượng giống, cung cấp thức ăn đầy đủ phù hợp với nhu cầu chất dinh dưỡng cho từng giai đoạn phát triển của tôm. Thức ăn đòi hỏi có hàm lượng protein cao và có chất kích thích sinh trưởng, lột vỏ. Chủ động điều hoà các điều kiện môi trường trong ao nuôi, có các biện pháp phòng ngừa và trị bệnh, ngăn ngừa các yếu tố có hại đến tôm. Ao nuôi tôm thâm canh là một hệ sinh thái nhân tạo, hình thức nuôi này đòi hỏi đầu tư xây dựng cơ bản, cần nhiều điện năng, các thiết bị đảm bảo dưỡng khí, thay nước, kiểm tra môi trường ao nuôi, ….. phải chủ động hoàn toàn. Mật độ tôm nuôi thâm canh thường lớn hơn 15¸30 con /m2, năng suất đạt 5 ¸ 10 tấn / ha / năm. I.1.1. Tình hình nuôi tôm thâm canh thấp chiều Thế Giới.[1] Nghề nuôi tôm trên Thế Giới không ngừng tăng,đến nay có 62 nước nuôi tôm và tập chung hai khu vực chính là các bước Châu Á (Đông Bán Cầu ) chiếm 72% và các quốc gia Châu Mỹ La Tinh (Tây Bán Cầu ) chiếm 28% tổng sản lượng nuôi tôm thế giới [1]67. Trong những năm gần đây nghề nuôi tôm trên thế giới, đặc biệt là các nước Châu Á phát triển rất mạnh và đạt trình độ kỹ thuật cao. Thái Lan, Đài Loan, Trung Quốc là những nước nổi tiếng về công nghệ này.Từ hình thức nuôi theo lối cổ truyền với năng suất vài trăm kg/ha/năm họ đã đưa năng suất lên đến khoảng 10¸15 tấn/ha/năm trong hình thức nuôi tôm thâm canh, thậm chí lên tới trên 30 tấn/ha/năm với mô hình nuôi tôm thâm canh trong ao hay bể ximăng ở Nhật Bản [2] [3] Năm 1998 tổng sản lượng tôm nuôi trên thế giới đạt 737.200 tấn so với năm 1997 tăng 12%(660.200 tấn) SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 4 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Bảng 1.Sản lượng tôm trên thế giới, năm 1991-2004, nguồn [67] [74] Năm 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2004 Sản lượng 690 729 609 733 712 693 660.2 737.2 746 865 930 (nghìn tấn) Ở các nước Đông Bán Cầu, từ năm 1993 đến năm 2004 Thái Lan, Trung Quốc vươn lên dẫn đầu thế giới về nuôi tôm đạt khoảng 270.000 đến 300.000 tấn nhờ nuôi tôm he chân trắng. [7] Ở các nước Tây Bán Cầu, loài tôm he trắng (Litopenaeu vannamei) chiếm tới 80% sản lượng. Như vậy do nhu cầu thị trường của mặt hàng thuỷ sản trên thế giới ngày càng cao về số lượng, chất lượng, do vậy mà với hình thức nuôi quảng canh, quảng canh cải tiến, bán thâm canh không đáp ứng được nhu cầu. Cùng với lợi nhuận mang lại mà nghề nuôi tôm đã được cải tiến chuyển thành nuôi tôm công nghiệp. Hình thức này nhanh chóng được áp dụng ở nhiều nước có nền kỹ thuật tiên tiến như : Nhật Bản, Thái Lan, Trung Quốc, Australia,. ....đã đem lại lợi nhuận lớn cho nền kinh tế. I.1. 2.Tình hình nuôi tôm thâm canh thấp chiều Việt Nam. [2] Khi nghề sản xuất giống được hình thành và sản xuất ổn định thì nuôi chuyên tôm mới thực sự phát triển và Việt Nam dần dần trở thành một trong những quốc gia có sản lượng cao trong khu vực và trên thế giới với diện tích nuôi cả nước đạt 300.000 ha và sản lượng đạt 180.000 tấn vào năm 2004 [73]. Khắp đất nước ta từ những vùng đồng bằng ven biển miền Bắc đến tận cực Nam đồng bằng nam bộ là vùng đất mũi Cà Mau đều có phong trào nuôi tôm rầm rộ.Việc chủ động sản xuất giống nhân tạo là một trong những tiền đề cơ bản sự phát triển nuôi tôm thâm canh ở nước ta. Mở rộng diện tích nuôi tôm, từng bước chuyển dần lên nuôi thâm canh đạt năng suất cao. SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 5 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Nuôi tôm thâm canh đã và đanh phát triển tai Việt Nam, diện tích nuôi tôm đạt 20.000 – 25.000 ha chiếm 8 – 9% diện tích nuôi tôm của cả nước (276.000ha).Đặc biệt nuôi tôm thâm canh được áp dụng mạnh tại Nam Trung Bộ. Dự vào vị trí địa lý ta chia thành ba khu vục nuôi tôm như sau: + Miền Bắc : Trước năm 1975 diện tích nuôi tôm mới đạt 15.000 ha, nhưng thời gian gần đây do việc vận chuyển thành công tôm giống ở các tỉnh phía Nam gia và việc thực hiên thành công mô hình nuôi tôm thâm canh của Viện Nghiên cứu hải sản đã góp phần đưa nghề nuôi tôm đạt năng suất cao. + Miền Nam : Năm 1999 hình thức nuôi tôm thâm canh được thử nghiệm tại một số tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long và Bình Đại – Bến Tre trên diện tích 0.2 ha đạt năng suất bình quân 9 tấn /ha/vụ.[68] Năm 2002 các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long tiếp tục chuyển mạnh cơ cấu kinh tế, nhiều loại hình thức nuôi ra đời được áp dụng nhất là nuôi tôm theo hình thức thâm canh, các tỉnh có sản lượng nuôi tôm cao là : Cà Mau 70.000 tấn, Bạc Liêu 32.000 tấn, Sóc Trăng 18.000 tấn. .. + Vùng Duyên Hải Miền Trung : Khu vực Duyên Hải miền Trung, đặc biệt là các tỉnh Nam Trung Bộ là một trong những tỉnh có nghề nuôi tôm phát triển sớm nhất, là nơi đi đầu trong lĩnh vực phát triển và cải tiến các quy trình công nghệ nuôi tôm trong tất cả các lĩnh vực sản suất,nhất là tỉnh Khánh Hoà với sự hỗ trợ khoa học kỹ thuật của các cơ quan khoa học (Trường Đại Học Thuỷ Sản Nha Trang, Viên Hải Dương Học,Trung Tâm Nghiên cứu Thuỷ Sản III ) Hình thức nuôi tôm công nghiệp ở Ninh Hoà Nha Trang, Cam Ranh theo công nghệ CP đã đạt năng suất trên 5 tấn / ha/ vụ. Năm 1997 mô hình nuôi tôm công nghiệp của Thái Lan đã được thử nghiệm thành công tại Ninh Thuận,Bình Thuận đêm lại năng suất cao cho nghề nuôi tôm. Như vậy có thể kết luận rằng nghề nuôi tôm không phải là một nghề đơn giản,với các hình thức nuôi tôm như quảng canh, quảng canh cải tiến, bán thâm canh với mật độ nuôi và điều kiện môi trường nuôi không được kiểm soát đã mang lại rất nhiều rủi do cho người nuôi. Do vậy mà hình thức nuôi thâm canh (nuôi công nghiệp ) đã và đang được áp dụng trong nhiều vùng với những điều kiện khoa học kỹ thật hiện đại đánh dấu sự chuyển biến tích cực cho nghề nuôi tôm. SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 6 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Ngoài những hình thức nuôi ở nước ta cũng như nhiều nước Đông Nam Á còn nuôi tôm kết hợp với trồng rừng, với làm muối... I. 2. Chất thải rắn của công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều. I. 2. 1. Nguồn gốc chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp thiều.[3] Chất thải rắn bao gồm : chất thải rắn (vô cơ ) và chất thải mềm (hữu cơ) gọi là chất thải rắn. Công nghệ nuôi tôm thâm canh muốn đạt hiệu quả cao đòi hỏi sự hiểu biết về mối quan hệ giữa tôm và môi trường sống của nó.Các yếu tố này bao gồm oxy,độ kiềm, pH, các chất dinh dưỡng hòa tan và chất thải. Mặc dù không thường xuyên bơi lội nhưng hầu như lúc nào chúng cũng tìm kiếm thức ăn dưới đáy ao do vậy mà chất thải rắn và việc sử lý chất thải rắn tốt cho ta môi trường nuôi tốt và giảm khả năng mắc bệnh ở tôm cho năng suất nuôi tôm cao.Với hình thức nuôi thâm canh thì việc sừ lý chất thải lại càng được thường xuyên hơn. Nguồn gốc chất thải rắn trong nuôi tôm thâm canh thấp chiều bao gồm các nguồn gốc sau đây : 1. Thức ăn thừa. Hiện nay việc cung cấp thức ăn cho tôm chỉ tính toán định lượng chưa kiểm soát được thừa hay thiếu.Theo kết quả nghiên cứu của cố GS.TS Nguyễn Trọng Nho thì lượng thức ăn dư thừa có trong chất thải lắng tụ trong ao nuôi tôm có thể chiếm đến 30 – 40% lượng chất thải trong ao[10]. Do chúng có hàm lượng dinh dưỡng cao nên gây ô nhiễm mạnh và rất nhanh. Với công nghệ nuôi tôm hiện tại hàng ngày tôm ăn 4 lần với tổng khối lương thức ăn tương đương 1,5% khối lượng tôm nuôi dự kiến. Do việc rải thức ăn trong một lần cho ăn không kiểm soát được và khoảng cách cho ăn khá xa (5 –6 giờ) nên lượng thức ăn cho ăn lần đầu dư thừa và số thức ăn thừa đó tan rã phân huỷ gây ô nhiễm nước ao nuôi (các loại thức ăn thông dụng hiện nay thường bị phân huỷ sau 2 –2.5 giờ ngâm trong nước ).Các chuyên gia nuôi tôm đã nhận thấy vấn đề nghiêm trọng trên và đề nghị cho ăn nhiều lần (10-12 lần/ngày) với lượng thức ăn trong một lần ít hơn. Việc cho tôm ăn ở Đông Nam Á nói chung và Việt Nam nói riêng việc cho tôm ăn vẫn dùng rải vãi thủ công nên tốn rất nhiều công sức lao động bởi vậy vấn đè trên đến nay vẫn chưa được giải quyết. Nếu cho tôm ăn bán tự động và tự động thì vấn đề trên dược giải quyết với hiệu quả cao. SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 7 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Phân tôm Xác động vật Thức ăn dư thừa phù du Xác tôm lột Chất thải rắn lắng tụ Hình 1:Sơ đồ các nguồn chất thải lắng tụ Hiện nay đã có những thiết bị cung cấp thức ăn tự động cho tôm nhưng tại Việt Nam chưa được áp dụng rộng rãi. Do vậy vấn đề thức ăn thừa và giải quyết chúng đang được quan tâm của nhiều cá nhân và tổ chức nghiên cứu. 2. Phân tôm, xác tôm lột, xác động vật phù du. Đây là một trong những thành phần góp phần không nhỏ đến sự ô nhiễm môi trường, màu của nước trong ao nuôi tôm. Thành phần này được phát sinh tự nhiên trong quá trình sinh trưởng và phát triển của tôm, môi trường nước. Chúng tồn tại dưới dạng đặc – huyền phù ít tan trong nước và thường kết với nhau thành mảng bị tơi ra khi khuấy trộn mạnh rồi lại kết lại có trọng lượng riêng lớn hơn nước.Do nuôi tôm theo hình thức công nghiệp do vậy tôm được cho ăn nhiều lần trong ngày và do đó phân chúng thải ra nhiều và sự tăng trưởng cũng mạnh hơn, phân đó là nguồn thức ăn rồi dào cho đọng vật phù du. và theo logic phát triển đó tạo thành chất thải trong ao nuôi tôm. Hai nguồn gốc cơ bản hình thành chất thải rắn trên nếu SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 8 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng không được thu gom và sử lý sẽ tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển gây bệnh cho tôm. 3. Dung dịch hữu cơ . [4] Một trong những nguồn thức ăn rồi dào của các vi khuẩn gây bệnh trực tiếp cho tôm, gây ảnh hưởng trực tiếp đến màu của nước nuôi. Vấn đề dung dịch hữu cơ trong ao nuôi tôm đã được nghiên cứu và theo kết quả nghiên cứu của PGS. TS. Bùi Lai [19] đây là thành phần chất thải hữu cơ hoà tan vào nước nuôi trong quá trình nuôi. Chúng khó tách khỏi môi trường nước nuôi nhưng chúng lại dễ bị phân huỷ dưới tác dụng của các chất phân huỷ sinh học (EM). Nếu ta sử dụng các chất sinh học sử lý làm ổn định môi trường của các nước tiên tiến thì dung dịch hữu cơ trên sẽ bị khống chế và cải thiện được môi trường ao nuôi. Vấn trên đã được giải quyết tại Trung Tâm Nuôi Trồng Trường Đại Học Thuỷ Sản Nha Trang. Ngoài những thành phần chủ yếu trên, chất thải trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều trên còn có các nguồn gốc khác như: · Nguồn nước cấp nuôi chứa nhiều chất lơ lửng. · Đất ao bị sói mòn do sự chuyển động của nước · Các chất bón cải thiện môi trường ao nuôi như : Vôi, phân bón,. ..... · Chất thải được hình thành qua trao đổi nước. I. 2. 2. Chất độc hại sinh ra từ sự phân huỷ chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều. Chất thải trong công nghệ nuôi tôm thâm canh sinh ra hai sản phẩm chính có tính độc cao đối với nuôi tôm là NH3 và H2S. Khí NH3 sinh ra do sự bài tiết của tôm và sự phân huỷ chất đạm có trong thức ăn thừa và các nguồn khác ở điều kiện hiếu khí (có oxy) và yếm khí (không có oxy). Khí H2S chỉ sinh ra từ các chất hữu cơ lắng tụ khi phân huỷ trong điều kiện yếm khí. Những lớp đất yếm khí có chất hữu cơ thường có màu đen đặc thù do sự hiện diện của các hợp chất sắt khử. Nếu H2S hiện diện trong ao ở mật độ cao, ta có thể nhận ra bằng đặc điểm có mùi trứng thối đặc chưng của H2S. Khi nồng đọ H2S cao đủ dể phát hiện bằng mùi thối thì có lẽ chúng đã vượt trên mức gây độc cho tôm SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 9 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Tính độc của NH3 và H2S tuỳ thuộc vào nồng độ của chúng, độ pH và các thông số khác. NH3 trở nên độc hại hơn khi pH cao còn H2S độc hại hơn khi pH thấp. Mặt khác các chất hữu cơ sinh ra từ sự phân huỷ của phân tôm, thức ăn và sinh vật chết, . ...... lại là nguồn thức ăn cho vi khuẩn và nguyên sinh động vật gây hại trực tiếp cho tôm. Cho nên sự tích tụ của các chất thải trên ảnh hưởng trực tiếp đến tôm nuôi. Nếu các chất thải hình thành với tốc độ cao hơn tốc độ phân huỷ sẽ dẫn đến hiện tượng điều kiện ao nuôi không thích hợp. Trong chu kỳ sản xuất, chất thải có thể loại bỏ bằng cách thay nước, và dùng phương pháp bơm chất thải rắn ra ngoài ao nuôi. Như vậy ta có thể kết luận rằng sự hiện diện của chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều là hầu như gây hai cho môi trường nuôi tôm. Chúng sinh ra khí độc, làm nguồn nuôi vi khuẩn làm giảm nồng độ oxy gây bệnh trực tiếp cho tôm.[1]] Do vậy muốn nuôi tôm công nghiệp đạt hiệu quả cao thì vấn đề thu gom tách – lọc chất thải rắn trong công nghệ nuôi là vô cùng quan trọng là một trong những nhân tố quyết định năng suất. I. 2. 3. Các tính chất cơ học cơ bản của chất thải rắn và huyền phù. 1. Tính chất cơ học cơ bản của chất thải rắn. [5] Như đã nghiên cứu ở trên thì vấn đề tách lọc thải chất thải trong công nghệ nuôi tôm thâm canh là quan trọng. Như vậy để có biện pháp tách lọc chất thải hữu hiệu nhất thì ta quan tâm đến tính chất của chúng để có cơ sở tìm ra phương pháp tách lọc . Mỗi hạt chất thải rắn không hoà tan trong nước và có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Khi lắng hạt sẽ chịu tác dụng của hai lực : Trọng lượng bản thân P và lực cản tổng cộng xuất hiện khi hạt chuyển động dưới tác dụng của trọng lực P.Mối quan hệ giữa hai lực đó sẽ quyết định tốc độ lắng hay độ lớn thủy của hạt. Trọng lượng P của hạt phụ thuộc vào khối lượng riêng, kích thước hạt. Lực cản P1 phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, tốc độ của hạt và độ nhớt của nước. SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 10 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Tốc độ lắng của mỗi hạt riêng biệt có thể coi là như nhau (theo nguyên lý stock) trong suốt thời gian lắng bởi vì gia tốc rơi tự do cân bằng với lực cản môi trường. khi đó tốc độ lắng của mỗi hạt riêng biệt trong nước ở trạng thái tĩnh có thể xác định từ điều kiện cân bằng của các lực tác dụng đối với hạt. P=P1 và sau khi biểu thị thể tích hạt qua đường kính ta được công thức : U0 = 1 x ( r - r1 ) gd2 18m Trong đó : m : hệ số nhớt của nước. r : tỷ trọng của hạt. r1 : tỷ trọng của nước. d : đường kính của hạt Các hạt hình cầu (có d > 0.1 mm ) lực cản tỷ lệ bình phương với tốc độ lắng.Nhưng hình dạng các hạt trong nước rất đa dạng và không phải là hình cầu. Do vậy người ta đưa ra khái niệm bán kính tương đương – tức là bán kính bằng bán kính hạt hình cầu có tốc độ lắng và tỷ trọng ở nhiệt độ t= 150C, bán kính tương đương của hạt thay đổi theo vị trí khi lắng. Trong nước thải, hỗn hợp không hoà tan gồm tổ hợp nhiều thành phần nhỏ khác nhau về số lượng, hình dáng, và trọng lượng riêng. Trong quá trình lắng các phần tử nhỏ sẽ liên kết với nhau làm thay đổi hình dáng, kích thước và trọng lượng riêng của chúng.Quy luật lắng của hỗn hợp các hạt kết lại khác nhau đối với các hạt hình cầu riêng rẽ và đồng nhất. Ngoài ra quá trình lắng được thực hiện không phải trong điều kiện nước tĩnh mà nước luôn chuyển động. Như vậy tốc độ lắng thực tế của các hạt cặn bé hơn tốc độ U0 (xác định trong phòng thí nghiệm ) và bằng U0- W (W – tốc độ thành phần đứng rối,phụ thuộc vào thuộc vào chiều sâu và tốc độ nước chảy). Giáo sư Jukov A.L đưa ra phương trình xác định thành phần đứng rối trông các bể lắng khi tốc độ tính toán <20 mm/s như sau : SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 11 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng W=kV Trong đó : k=const n=f(v) Hiện tại, người ta vẫn chưa biểu thị được tất cả các yếu tố ảnh hưởng về hóa lý và thủy lực của quá trình lắng bằng một phương trình toán học. Do đó quá trình lắng động học chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm. Để đặc trưng cho quá trình lắng thường được biều thị bằng biểu đồ quan hệ giữa số lượng cặn và tốc độ lắng, giữa hiệu suất và thời gian lắng ( hình 1 ). Từ đồ thị(hình1a ) thấy rõ sự biến thiên của đường cong tại thời điểm 1,5 – 2 giờ chuyển dần sang đường thẳng song song với trục hoành, nó biểu thị bước hoàn thành của quá trình. Thời điểm này, tất cả những hỗn hợp chất không hòa tan có khả năng lắng đều đã lắng đầy đủ, còn lại các chất lơ lửng có trọng lượng riêng gần bằng trọng lượng riêng của nước . Những hạt này lắng bằng phương pháp thông thường sẽ không cho hiệu quả vì phải kéo dài thời gian lắng. Nói rằng cặn lắng 100% tức là nói đến số lượng chất không hòa tan chịu lắng trong thời gian 2 giờ. Giới hạn này gần như phù hợp với mọi loại nước thải. Thời gian lắng cần thiết xác định theo công thức : t= H 3,6U 0 Trong đó : H : chiều sâu công tác của bể lắng, m. U0 : tốc độ lắng mm/s. Trong thực tế, tiện nhất là sử dụng các số liệu sẵn có về Uo. Nhưng xác định tốc độ lắng cho từng hạt chất nhiễm bẩn gặp nhiều khó khăn và không có điều kiện thực hiện. Vì vậy người ta thường giới hạn việc xác định tốc độ lắng nhỏ nhất đối với những thành phàn nào đó nhất định. Tốc độ lắng phụ thuộc vào số lượng và khả năng kết tụ của các hạt chất thải. Hàm lượng chất thải càng cao thì tốc độ lắng càng lớn ( hình 1). Độ lớn thủy lực của các hạt cặn xác định theo công thức sau : SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 12 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Uo = 1000.k .H - W. n a .t.(k .H / h ) Trong đó : a : hệ số, tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ, tới độ nhớt của nước thải, có thể xác định theo bảng 2. t: Thời gian nước lưu trong ống nghiệm với lớp nước h và hiệu suất lắng cho trước, xác định bằng thực nghiệm. n : Hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào tính chất của cặn. W : Tốc độ rối thành phần đứng, lấy theo bảng 3. H : Chiều sâu công tác của bể. k : Hệ số, lấy căn cứ vào loại bể lắng và kết cấu của thiết bị phân phối và thu nước. U0 : tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng ( độ lớn thủy lực ), mm/s. Hình 1.Đồ thị quan hệ lượng cặn lắng với tốc độ lắng và thời gian lắng SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 13 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Bảng 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của nước thải Nhiệt độ 60 50 40 30 25 20 15 10 0,45 0,55 0,66 0,80 0,90 1,00 1,14 1,30 trung bình của nước thải, 0C a Bảng 3 : Quan hệ giữa vận tốc lắng và tốc độ rối. V, mm/s 5 10 15 20 W, mm/s 0 0,05 0,1 0,5 Qua quá trình thí nghiệm thực hiện đề tài ta xác định được độ lớn thủy lực của hạt chất thải cần của đề tài là : U0 = 0,4 mm/s. Quá trình lắng không làm thay đổi tính chất vật lý của chất thải và cấu trúc hạt, khối lượng riêng, độ nhớt, nếu không có quá trình gia nhiệt và trợ lắng. Theo Stockes thì vận tốc lắng tăng khi chuyển từ quá trình tĩnh sang động, bằng cách tạo thêm một trường lực như lực ly tâm. Ngoài ra bề mặt lắng và vận tốc rơi tự do của hạt rắn cũng ảnh hưởng đến khả năng lắng. Trong ống đặt thẳng đứng các hạt chất thải lắng trên toàn bộ tiết diện ống, còn trong ống nghiêng thì quá trình lắng xảy ra theo dọc ống. Vì vậy, lắng nghiêng sẽ nhanh hơn vì chất thải sẽ trượt dọc thành dồn xuống dưới và nước trong được dâng lên trên. Quá trình lắng được lặp lại liên tục nên thời gian lắng nhanh hơn. 2. Vận tốc lắng của khối hạt chất thải. Khi các chất thải hữu cơ và các chất lơ lửng nhập vào nhau tạo thành khối hạt và gọi là huyền phù, nồng độ huyền phù tăng thì sự lắng của các hạt không còn tự do nữa mà còn có sự cản trở lẫn nhau và gọi là sự lắng của khối hạt. Khi đó khối hạt sẽ cùng nhau lắng mà không phụ thuộc vào kích thước hạt có đồng đều hay không. Trong trường hợp này thì quá trình lắng cũng có thể được biểu thị qua phương trình dòng động lượng: SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 14 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng ¶ (r .w ) = - Div(r .wo .w) + Div(vgradrw) + gradp . ¶t Khối lượng riêng của huyền phù được tính theo công thức: r h = e .r l + (1 - e )r r . dp = (r r - r h )g = ( r r - r l )e .g ; dz Và Vận tốc lắng của khối hạt không phụ thuộc vào hình dạng hạt và bằng: w= (r r - rl )g × e 2 f .g Trong đó bề mặt riêng f và hệ số cấp g phụ thuộc vào nồng độ huyền phù. Theo Riemann và Menschel, nếu khối hạt gồm toàn dạng cầu thì g = 8 , 33 . m . f (1 - e e 2 Và )2 w= d 2 (r r - r l )g .e 4 300m (1 - e ) 2 = ws . 0,06.e 4 . ( 5.81 ) (1 - e )2 Phương trình (5.80) và (5.81) chỉ ra rằng, vận tốc lắng sẽ ổn định khi không có sự thay đổi kết cấu hạt (độ xốp ε kích, thước hạt tương đương, bề mặt riêng ). 3. Những thông số đặc trưng của huyền phù: Các thông số đặc trưng của huyền phù bao gồm: - r h khối lượng riêng của huyền phù ( kg/m3; kg/l). -Nồng độ của huyền phù, là lượng rắn tính theo kilôgam trong một lít huyền phù, kg/l. -Quan hệ giữa lượng hạt rắn với khối lượng nước trong, là lượng hạt rắn tính theo gam trong 1 lít nước trong, g/l (nồng độ tương đối của hạt rắn trong huyền phù ). Nồng độ huyền phù tính theo khối lượng riêng của hạt rắn và của nước trong theo quan hệ: r h - rl = e r = 1 - e l . (1.1) r r - rl c = e r .r r [ kg hạt rắn/ lít huyền phù ]. SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 15 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Trong đó : r h - khối lượng riêng của huyền phù, kg/m3. 3 r l - khối lượng riêng của nước trong ( lỏng), kg/m . r r - khối lượng riêng hạt rắn, kg/m3. C- nồng độ huyền phù, kh/m3. e r - thể tích hạt rắn, l/l ( huyền phù ). e l - thể tích lỏng, l/l ( huyền phù ). 1- r h - rl = 1 - e r = e l , lít lỏng/lít huyền phù. r r - rl Lượng lỏng và lượng rắn có trong huyền phù với khối lượng riêng r h được tính như sau: L= R R × e l , lít hoặc L= × e l × r l , kg. er er HP= L+R, kg hoặc HP= L+R ,l. rh Trong đó: L - lượng lỏng ( nước trong ) trong huyền phù( kg,l); HP- lượng huyền phù( kg,l). Độ nhớt của huyền phù ở nhiệt độ không đổi được tính theo công thức : m = m o (1 + 4,5e r ) Với e r là phần thể tích hạt rắn được tính theo công thức ( 1.1) và m o là độ nhớt nước ở cùng nhiệt độ. I.3. Phương pháp xử lý chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều hiện hành. I.3.1. Phương pháp xử lý chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều hiện hành. 1. Năm định hướng cải thiên chất lượng nước và ô nhiễm trong môi trường nuôi tôm.[6] a) Nghiên cứu và sử dụng hợp lý các chất sinh học hiện có để tăng cường phân hủy các chất thải hữu cơ, chất thải do tôm sinh ra cải thiện môi trường ao nuôi tôm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường vùng nuôi . SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 16 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng b) Nghiên cứu và sử dụng hợp lý máy,thiết bị cho tôm ăn tự động và bán tự động nhằm giảm thiểu lượng thức ăn thừa trong ao và ô nhiễm môi trường ( giảm nguồn ô nhiễm a ). c) Nghiên cứu sử dụng hợp lý các phương tiện kỹ thuật hiện có ( máy đảo nước – sục khí, thu gom,…) để tạo dòng chảy hợp lý trên đáy ao nhằm gom chất thải trong ao, thoát khí độc đáy ao, kích thích tôm sinh trưởng và tăng hiệu quả sử dụng các chất sinh học cải thiện môi trường ao nuôi. Với các biện pháp kỹ thuật tiên tiến này các chất sinh học cải thiện môi trường ao nuôi sẽ được hòa trộn đều và phun trực tiếp vào tầng nước đáy ao – nơi tôm sinh trưởng phát triển – để tăng hiệu kinh tế. Cách tiếp cận mới chưa được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam. d) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thiết bị tách chất thải hữu cơ của ao nuôi tôm để cải thiện môi trường ao nuôi, tận thu chất thải hữu cơ này để chế biến phân vi sinh.Đồng thời nhằm giảm thiểu chất dinh dưỡng thải ra môi trường vùng nuôi tôm ( giảm nguồn ô nhiễm a,b). e) Nghiên cứu quản lý và cải thiện chất lượng nước nuôi tôm thông qua sử dụng hợp lý thiết bị lọc nước nuôi tôm tuần hoàn ( giảm nguồn ô nhiễm b,c ). Việc áp dụng đồng thời 05 định hướng trên sẽ giải quyết hiệu quả vấn đề ô nhiễm môi trường nước nuôi, góp phần cải thiện chất lượng nước nuôi và giảm thiểu triệt để lượng chất dinh dưỡng thừa thải ra môi trường vùng nuôi. Các định hướng trên sẽ được triển khai theo phương châm các thiết bị kỹ thuật cơ khí để tăng hiệu quả quá trình nuôi, phù hợp với chiến lược công nghiệp ngành nuôi trồng Thủy sản. Ngoài ra các giải pháp đề xuất sẽ được phát triển hướng đến mô hình nuôi tôm công nghiệp hiện đại – bền vững và góp phần công nghiệp hóa ngành thủy sản theo định hướng chiến lược của ngành. 2. Các phương pháp xử lý chất thải rắn :[7] a) Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp cơ học: Phương pháp xử lý cơ học là tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Lọc theo nguyên lý ly tâm hoặc hướng tâm. Những công trình xử lý cơ học gồm : SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 17 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng -Bể lắng : Nhằm tách các chất thải vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn so với trọng lượng riêng của nước thải như phân tôm, vỏ tôm, thức ăn dư thừa của tôm. … ra khỏi nước. -Bể lọc nhằm tách các chất lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc. Ngoài hai dạng cơ bản trên còn dùng các biện pháp thủ công như : -Phương pháp dọn tẩy khô : ở một vài vùng đôi khi khó phơi đáy ao trong mùa mưa nên chỉ dòn tẩy ao một lần trong năm. Những vùng khác lại không phơi được đáy ao dù bất cứ lúc nào. Cho dù có thể phơi ao nhanh chóng đi nữa thì cách làm này rất tốn thời gian. Sau khi phơi khô, lớp chất thải có thể dọn bỏ bằng tay hoặc bằng máy. -Phương pháp dọn tẩy ướt : dùng bơm áp lực mạnh để rửa trôi chất thải và đôi khi áp dụng ngay cả lúc đáy ao không thể phơi khô được. Phương pháp sử lý cơ học có thể loại phần lớn các hợp chất không hòa tan trong nước và giảm chỉ số BOD. Để tăng hiệu suất sử lý cơ học có thể dùng nhiều biện pháp như làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả sử lý đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50 % theo BOD. Một số công trình xử lý cơ học điển hình như: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong đó có ngăn phân hủy là những công trình vừa lắng vừa phân hủy. Xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ cho quá trình xử lý tiếp theo. b) Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp hóa – lý : Phương pháp xử lý hóa-lý là đưa các hoá chất vào nước nuôi tạo phản ứng gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành chất thải dưới dạng khác hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại và gây ô nhiễm nước nuôi. Các phương pháp hóa - lý thường được ứng dụng để xử lý nước thải là keo tụ, hấp thụ, tách ly, bay hơi, tuyển nổi … Theo yêu cầu chất lượng nước mà xử lý hóa - lý là phương pháp xử lý cuối cùng hay là bước xử lý trung gian cho các bước xử lý tiếp theo. c) Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp sinh học : SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 18 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Đây là phương pháp đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng, Phương pháp này dựa vào sự tồn tại của các vi sinh để oxy hóa các chất thải hữu cơ ở dạng keo và hòa tan có trong nước thải. Xử lý sinh học phân thành 2 nhóm công trình cơ bản sau : - Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên. - Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo. Những công trình sinh học thực hiện trong điều kiện tự nhiên là : bãi lọc,bể sinh học, hồ sinh học.Quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học diễn ra chậm, dựa chủ yếu vào nguồn ôxy và vi sinh có trong đất và nước. Những công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo là: áp dụng các các điều kiện do con người tạo ra làm quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn. Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn ( xử lý sinh học hoàn toàn ) với BOD giảm tới 90-95% và không hoàn toàn với BOD giảm tới 40-80%. Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau xử lý cơ học. Sau quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo sau đó cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước trước khi xả lại vào ao nuôi. ♦ Nhận xét : Các biện pháp sử lý trên được áp dụng trong thực tế hiện nay chưa thực sự có chiều sâu. Biện pháp sử lý cơ học chủ yếu là dùng bể lắng đơn thuần tốn nhiều diện tích,phương pháp sử lý hóa -lý và sinh học tuy đã đem lại hiệu quả nhưng nếu như lượng chất thải nhiều sẽ không sử lý tốt. Đặc biệt là chưa có sự kết hợp của các phương pháp trên để sử lý thật hiệu quả. I.3.2. Đề xuất phương pháp và thiết bị xử lý chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều. Dựa trên đặc điểm của chất thải và các phương pháp xử lý trên đề tài đề xuất phương pháp xử lý tách- lọc chất thải rắn ra khỏi nước thải bằng phương pháp cơ học, sinh học với các thiết bị qua sơ đồ sau: SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 19 Đề tài tốt nghiệp GVHD : PGS.TS. Phạm Hùng Thắng thiết bị tách -lọc Bơm Bể sử lý chất thải được gôm lại Hình 3 :Sơ đồ thiết bị tách lọc đề xuất Chất thải được gom lại,sau đó bộ phận hút lắp vào bơm và hút vào thiết bị tách -lọc ra ngoài qua bộ phận tăng cường oxy về bẻ sử lý và sau khi được sử lý nước thu hồi về ao nuôi. I.4. Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị. - Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo phù hợp với điều kiện vật liệu trong nước. - Thao tác khi lắp ráp,sử dụng, vận hành dễ dàng và cơ động. - Chi phí chế tạo thấp, phù hợp với điều kiện kinh tế người dân. - Tách với năng suất cao chất thải đặt ra 85% lượng cặn - Chi phí rẻ, độ bền cao. - Chống được sự ăn mòn trong môi trường nước nuôi. SVTH : Nguyễn Hữu Phước Lớp 43 CT PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Trang 20
- Xem thêm -