Tài liệu Thiết kế kỹ thuật thiết bị hút chất thải rắn trong lồng nuôi tôm hùm cho vùng duyên hải nam trung bộ

MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................... 1 Chương I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NUÔI TÔM HÙM LỒNG Ở VÙNG DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ .............................................................. 3 I.1. Tổng quan về nuôi tôm hùm lồng ở vùng Duyên hải Nam Trung Bộ .. 3 I.1.1. Hiện trạng nuôi tôm hùm lồng ở duyên hải Nam Trung Bộ ……..3 I.1.2. Cấu trúc các lồng nuôi phổ biến ở Nam Trung Bộ........................ 5 I.2. Tổng quan về tập tính ăn mồi của tôm hùm....................................... 10 I.2.1. Thức ăn chủ yếu của tôm hùm.................................................... 10 I.2.2. Tập tính ăn mồi của tôm hùm..................................................... 11 I.3. Tổng quan về chất thải rắn trong lồng nuôi tôm hùm ........................ 12 I.3.1. Chất thải rắn trong lồng nuôi tôm hùm ....................................... 12 I.3.2. Các thông số đặc trưng của chất thải rắn .................................... 13 I.4. Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của thiết bị............................................. 17 Chương II. THIẾT KẾ KỸ THUẬT THIẾT BỊ.......................................................... 18 II.1. Lựa chọn phương án thiết kế............................................................. 18 II.1.1. Phân tích các phương án hiện hành ........................................... 18 II.1.2. Xây dựng phương án thiết kế .................................................... 18 II.1.3. Lựa chọn phương án thiết kế…………………………………...27 II.2. Xác định các thông số kỹ thuật cơ bản của thiết bị............................ 29 II.2.1. Cơ sở lý thuyết.......................................................................... 29 II.2.2. Xác định vận tốc hút cần thiết để hút chất thải rắn vào trong thiết bị ................................................................................................. 32 II.2.3. Tổn thất cột áp từ thiết bị hút chất thải rắn đến máy bơm.......... 37 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com II.3.Thiết kế kỹ thuật thiết bị. ................................................................... 41 II.3.1.Tính toán, thiết kế các bộ phận cơ bản ....................................... 41 II.3.2. Thiết kế tổng thể thiết bị .......................................................... 44 Chương III. THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ............................................................. 45 III.1. Phân tích khả năng gia công và định dạng sản xuất ......................... 45 III.1.1. Phân tích khả năng gia công .................................................... 45 III.1.2. Định dạng sản xuất .................................................................. 45 III.2. Tính toán thiết kế, chế tạo chi tiết điển hình .................................... 50 III.3. Xây dựng qui trình công nghệ chế tạo chi tiết điển hình .................. 56 III.4. Tính toán giá thành thiết bị.............................................................. 58 KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT ....................................................... 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................ 61 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Đề Tài Tốt Nghiệp -1- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng LỜI NÓI ĐẦU Trong các loài hải sản đang được nuôi ở Việt Nam, tôm hùm là một trong những đối tượng có giá trị kinh tế cao. Do đặc điểm phân bố của đường bờ và cấu tạo địa hình đáy Biển Đông đã tạo cho vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ có nhiều đảo ngầm, đảo nổi, rạn đá, rạn san hô…là nơi cư trú rất thích hợp với các loài tôm hùm. Vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ có bờ biển dài và một vùng biển rộng lớn, với rất nhiều nguồn tài nguyên biển. Bên cạnh đó, vùng Duyên Hải này còn có chế độ khí hậu khá ổn định, thiên tai hàng năm như: lụt, bão, áp thấp nhiệt đới,… xuất hiện với tần số thấp. Chính vì thế, Duyên Hải Nam Trung Bộ thực sự là vùng phát triển mạnh về nuôi trồng thủy sản nói chung và nuôi tôm hùm lồng nói riêng. Những năm gần đây, Việt Nam đã mở rộng thị trường xất khẩu thủy sản sang các nước trên thế giới. Điều này vừa mở ra cơ hội tạo nhiều việc làm, tăng thu nhập cho cộng đồng dân cư ven biển, nhưng đồng thời cũng tạo ra áp lực cho ngành nuôi trồng thủy sản nói chung và nuôi tôm hùm lồng nói riêng, đặc biệt là trong tình hình sản xuất tôm hùm giống đang gặp nhiều khó khăn như hiện nay. Vì thế, việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào nuôi tôm hùm lồng để có thể đạt năng suất cao nhất là rất cần thiết. Để có thể đạt được năng suất cao trong nuôi tôm hùm lồng, cần phải loại trừ được các nguyên nhân gây bệnh cho tôm. Một trong những nguyên nhân ấy chính là sự tồn đọng các chất thải rắn dưới đáy lồng nuôi.Việc thu gom các chất thải rắn dưới đáy lồng nuôi tôm hùm gây ra nhiều khó khăn, bất tiện cho người nuôi tôm hùm lồng. Đề tài: “Thiết kế kỹ thuật thiết bị hút chất thải rắn trong lồng nuôi tôm hùm cho vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ” do SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp -2- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Khoa Cơ Khí- Trường Đại Học Thủy Sản giao cho em sẽ góp phần giải quyết vấn đề trên. Sau thời gian kiên trì, khắc phục khó khăn, đến nay đề tài đã hoàn thành với các nội dung cơ bản sau: 1. Tổng quan về công nghệ nuôi tôm hùm lồng ở vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ. 2. Thiết kế kỹ thuật thiết bị. 3. Thiết kế chế tạo thiết bị. 4. Kết luận và đề xuất ý kiến. Trong thời gian thực hiện đề tài này em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ chân tình và hiệu quả của các Thầy – các bạn và gia đình. Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS-TS Phạm Hùng Thắng và Kỹ sư Nguyễn Danh Thoàn, các Thầy đã trực tiếp hướng dẫn thực hiện tài này. Xin chân thành cám ơn các Thầy ở Bộ môn Chế tạo máy đã nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. Do trình độ bản thân cũng như thời gian thực hành nghiên cứu hạn chế và là lần đầu tiên thực hiện một đề tài có tính nghiên cứu cao, nên chắc chắn khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý tận tình của quý thầy cô và các bạn. Nha Trang, ngày 15 tháng 06 năm 2006 Sinh viên thực hiện, Nguyễn Lê Trọng Vinh SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp -3- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Chương I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NUÔI TÔM HÙM LỒNG Ở VÙNG DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ. I.1.Tổng quan về nuôi tôm hùm lồng ở vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ: I.1.1. Hiện trạng nuôi tôm hùm lồng ở vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ: - Hiện nay, tôm hùm được nuôi ở hầu khắp Việt Nam, đặc biệt nhiều ở các tỉnh vùng Duyên Hải Nam Trung Bộ, từ Quảng Bình đến Bình Thuận. - Sự đa dạng của các đầm phá, vịnh vũng ven biển là một trong những điều kiện thuận lợi để phát triển nghề nuôi biển nói chung và nghề nuôi tôm hùm nói riêng. Dựa vào những đặc điểm phân bố của đường bờ và địa hình đáy biển, ở miền trung có thể phân chia thành 3 vùng khác nhau rõ rệt: · Vùng 1: bao gồm biển ven bờ Mũi Ròn (phía bắc Quảng Bình) đến mũi An Lương (phía bắc Quảng Ngãi). Địa hình đáy ở đây đơn giản, bằng phẳng thoải đều, ít bị chia cắt và không có biến đổi đột ngột. Riêng tại các khu vực xung quanh đảo Cồn Cỏ, bán đảo Sơn Trà, quần đảo Cù Lao Chàm và đảo Lý Sơn có địa hình thay đổi khá phức tạp. · Vùng 2: từ mũi An Lương (Quảng Ngãi) đến mũi Sừng Trâu (Ninh Thuận). Đây là vùng có địa hình đáy biển phức tạp nhất trong dải ven biển Việt Nam. Đặc biệt là từ khu vực Đại Lãnh xuống tới mũi Vách Đá, mức độ phức tạp của địa hình tăng dần. Trong vùng này hình thành những vũng vịnh lớn như: Vũng Rô, Vịnh Văn Phong, Bến Gỏi, Vịnh Bình Can, Nha Trang, Vịnh Cam Ranh. · Vùng 3: Từ mũi Sừng Trâu (Ninh Thuận) đến Phan Thiết (Bình Thuận): trong vùng này có thể phân biệt 2 khu vực có đặc điểm địa hình rất khác nhau. (1) khu vực sát bờ ra tới độ sâu 25-30 m có địa hình đáy biển SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp -4- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng tương đối bằng phẳng, thoải đều, đôi nơi bị phân cắt bởi các rãnh ngầm chạy song song với đường bờ; (2) khu vực quanh đảo Phú Quý có địa hình đáy bị chia cắt phức tạp hơn với sự hiện diện của các đồi ngầm, bãi cạn và các hố trũng đan xen nhau. - Về hệ thống vũng, vịnh ven bờ biển Miền Trung, do chịu ảnh hưởng của các quá trình tiến hóa địa chất vùng bờ và khu vực lục địa liền kề đã quy định sự hình thành và phát triển của các kiểu dạng vũng, vịnh trên các đoạn bờ biển khác nhau, được biểu hiện bằng đặc điểm hình thái và mật độ phân bố, cụ thể như sau: · Từ mũi Ròn đến mũi Đại Lãnh, phát triển và phân bố các kiểu đầm phá, vũng kín như: phá Tam Giang, đầm Cầu Hai, vũng Chân Mây Đông (Huế), vũng Đà Nẵng, vũng Dung Quất (Quảng Ngãi), đầm Trường Giang, đầm Quy Nhơn (Bình Định), đầm Cù Mông, vũng Xuân Đài, đầm Ô Loan (Phú Yên). · Ở phần phía Nam mũi Đại Lãnh gồm nhiều vũng, vịnh có kích thước lớn với đặc điểm hình thái là vịnh nửa kín hoặc vịnh hở như vịnh Văn PhongBến Gỏi,vịnh Bình Can-Nha Trang, vịnh Cam Ranh (Khánh Hòa), vịnh Phan Rang (Ninh Thuận), vịnh Phan Thiết (Bình Thuận). - Trong số các loài tôm hùm, ở khu vực này có 3 loài có tốc độ sinh trưởng nhanh, kích cỡ lớn, màu sắc tươi sáng và giá trị xuất khẩu cao. Đó là: tôm hùm bông ( Panulirus ornatus ), tôm hùm đá (Panulirus hormarus ) và tôm hùm sỏi (Panulirus stipsoni ). Ngoài ra, tôm hùm lửa (Panulirus longipes ) cũng được nuôi với số lượng nhỏ. Nhìn chung, mỗi loài tôm hùm có một vùng phân bố riêng, chẳng hạn, tôm hùm bông chủ yếu ở vùng biển Khánh Hòa, Ninh Thuận, tôm hùm sỏi chủ yếu ở vùng Quảng Bình- Quảng Trị. - Tình hình nuôi tôm hùm lồng tại một số địa phương ở vùng duyên hải Nam Trung Bộ trong năm 2002: Bảng 1: Tình hình nuôi tôm hùm lồng tại một số địa phương ở vùng duyên hải Nam Trung Bộ trong năm 2002: SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp -5- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Vạn Ninh- Cam Ranh- Sông Cầu- Vĩnh Hy-Ninh Khánh Hòa Khánh Hòa Phú Yên Hải-Ninh Thuận Tổng số hộ nuôi 1800 5681 1500 81 Tổng số lồng nuôi 5000 7168 10448 348 Diện tích nuôi (ha) 12.5 14.34 10.4 4.7 200000 355000 642200 34900 Tổng sản lượng (tấn/vụ) 250 332 325 24 Năngsuấtbìnhquân(Kg/m2) 2.0 2.32 3.52 4.32 Số lượng giống (con) - Vấn đề tôm hùm giống hiện nay đang gặp rất nhiều khó khăn.Việc điều khiển cho tôm hùm đẻ theo yêu cầu hiện tại chưa thành công nên việc cung cấp tôm giống còn phụ thuộc nhiều vào sự đánh bắt tôm con trong tự nhiên. - Ở vùng biển miền Trung có hai mùa: mùa xuân vào tháng tư và mùa thu vào tháng chín là đỉnh cao nhất của mùa sinh sản của tôm hùm. - Bãi đẻ của tôm hùm ở Việt Nam chủ yếu dọc theo giải biển ven bờ, nơi có ghềnh đá từ cù lao Lý Sơn (Quảng Ngãi) đến đảo Phú Quý (Bình Thuận). - Hiện nay,nơi cung cấp nhiều tôm hùm giống nhất ở Nam Trung Bộ là: Xuân Tự, Vĩnh Lương (Khánh Hòa). - Thường thả 10-40 con/m³ lồng, thả vào tháng hai và thu hoạch trước mùa mưa (khoảng tháng chín). I.1.2. Cấu trúc các loại lồng nuôi phổ biến ở Nam Trung Bộ: v Lồng găm: thường được sử dụng ở những vùng nông, mực nước từ 3-5m. · Khung lồng: bao gồm các cọc chính và cọc phụ. Các cọc chính sử dụng nguyên liệu gỗ tốt ( ké, bạch đàn, keo lá tràm,…), Æ10-15 cm, chiều dài từ 4-10 m chịu được độ mặn cao. Gỗ được bọc bên ngoài bằng lớp nylông và được cố định bằng dây cước nhằm chống hầu bám vào thân trụ. Số cọc chính thường khoảng 10-20 cọc/lồng. SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp -6- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Các cọc phụ sử dụng gỗ có chất lượng kém hơn cọc chính, Æ5-10cm. Số cọc phụ thường khoảng 15-30 cọc/lồng. · Lưới lồng: Lưới lồng có nhiều kích cỡ khác nhau, phụ thuộc vào giai đoạn nuôi mà lưới lồng có mắt lưới và kích thước khác nhau.Trong quá trình nuôi, lưới lồng thường bị các động vật thủy sản như: cua biển, cá nóc, cá chình,… cắn rách, làm thất thoát tôm.Vì vậy, trong quá trình thiết kế lồng, ngoài lớp lưới bên trong, người ta còn bổ sung thêm lớp lưới thưa bên ngoài để chống thất thoát tôm. Các chi tiết được liên kết với nhau bằng dây cước trắng. v Lồng chìm: thường được sử dụng ở vùng có độ sâu khoảng 6-8m. · Khung lồng: Khung lồng được tạo bởi các thanh sắt hàn lại với nhau. Sau khi hàn, bôi một lớp mỡ lên khung, sau đó quấn lớp nylông ngoài để hạn chế sự oxy hóa của nước biển. · Lưới lồng: Thực tế, lưới của lồng chìm được làm 3 lớp:lớp trong cùng làm bằng lưới mùng, lớp giữa làm bằng lưới đan, lớp ngoài cùng đan bằng cước. v Bè: thường được sử dụng ở những vùng eo biển có độ sâu ³ 8m · Khung bè: Khung bè được làm bằng gỗ chịu mặn tốt, Æ10-15cm, chiều dài 4-6m. Các thanh gỗ được nối với nhau bằng đinh vít. Thông thường, số lượng các thanh gỗ trong khoảng 6-8 thanh/1 ô bè. Thùng phuy được sử dụng để giúp cho bè có thể nổi trên mặt nước. Thường từ 6-8 thùng/1 ô bè. Neo: bốn góc của bè được cố định bằng bốn chiếc neo lớn. · Lưới bè: giống như lưới lồng. SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp -7- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Đối với bè có số lượng lồng nhiều, giữa mỗi cụm lồng thường được liên kết với nhau bằng dây thừng Æ4cm. Mục đích của việc làm này là chống lại sự tác động mạnh của sóng biển. - Hiện tại, đã có nơi sử dụng lồng nuôi tôm hùm bằng vật liệu Composite. Tùy vào từng thời kỳ sinh trưởng của tôm mà người nuôi sử dụng các lồng có kích thước khác nhau.Thông thường, kích thước các lồng nuôi là: · Đối với lồng ươm giống với khối lượng tôm từ < 50g lên giống 100¸200g: 1,5 x 1,5x 1(m). · Đối với lồng nuôi với khối lượng tôm từ 100 ¸ 500g lên cỡ thương phẩm 1¸ 1,5 kg: 2,0 x 2,0x 1,5(m) hoặc 3,0 x 3,0 x 1,5(m). Kích thước sắt làm khung thường là Æ16 cm. * Tất cả các loại hình lồng nuôi đều có ống cho ăn đặt giữa lồng. Ống cho ăn dài khoảng 3-5,5 m, đường kính 100-120 mm. Ống thả thức ăn này được nối cố định với lồng nuôi bởi các dây thừng đường kính 40 mm. 2 3 1 Hình 1: Mô hình lồng nuôi. SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp -8- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Trong đó: 1. Lồng nuôi 2. Ống thả thức ăn 3. Các dây cố định ống thả thức ăn. - Hình ảnh thực tế một số bè, lồng nuôi tôm hùm hiện nay: SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp -9- GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Hình 2: Một số bè, lồng nuôi tôm hùm hiện nay. SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp - 10 - GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng I.2. Tổng quan về tập tính ăn mồi của tôm hùm: I.2.1. Thức ăn chủ yếu của tôm hùm: - Danh mục các loại thức ăn chủ yếu của tôm hùm: STT Tên địa phương của cá Tên khoa học Giá cả trung bình(VNĐ/Kg) Cá tạp 1 Cá sơn Apogon 3500 2 Cá liệt Leiognayhus 2700 3 Cá mối Saurida 4250 4 Cá chim ấn Psenesindicus 3000 5 Cá dìa Siganus 2000 6 Cá chuồn Cupselurus 4000 7 Cá thờn bơn Cynoglossus 4250 8 Cá cơm Stolephoras 6000 9 Cá trích Sardinella 2750 10 Cá đổng Nemipterus 4500 11 Cá nục Decapterus 2800 12 Cá suốt Atherina 3250 Động vật thân mềm 13 Ốc bưu vàng Bilaglubosa 2200 14 Hầu Ostreiavirularis 2500 15 Sò Pteriamartensii 1900 Giáp xác 16 Ghẹ nhỏ Portunus 6500 17 Tôm nhỏ Squillamaculata 5200 18 Cua nhỏ Calappasp 4350 Các loại khác 19 Hải sâm Halodeima 1200 20 Cầu gai Holothuria 1600 SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp - 11 - GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng - Qua bảng trên, ta thấy thức ăn chủ yếu của tôm hùm là: cá tạp ( cá sơn, cá liệt, cá mối,…), một số động vật có vỏ canxi (nhuyễn thể, ốc bươu, hầu, sò,…), một số loại giáp xác (tôm, ghẹ, cua nhỏ,…). Trong đó, cá tạp chiếm một tỷ lệ lớn và là thức ăn ưa thích của tôm hùm. - Thức ăn chế biến: được chế sẵn từ các phụ phẩm của các ngành chế biến thủy sản và nông nghiệp.Hiện đang được nghiên cứu để đưa vào làm thức ăn cho tôm hùm khi nguồn thức ăn tươi không có. Nhưng cho tôm hùm ăn thức ăn tươi vẫn là phương án tối ưu nhất, nó bảo đảm cho sự phát triển của tôm hùm. I.2.2. Tập tính ăn mồi của tôm hùm: - Tôm hùm sống thành đàn, ẩn nấp trong hang, ưa khí hậu mát mẻ và bóng tối nên thường chỉ kiếm mồi vào ban đêm. - Tôm hùm thường không hay bơi mà chỉ bò trong nước theo dòng chảy, vì thế nên chúng ăn mồi rất chậm. - Tôm hùm thường tha thức ăn đi đến chỗ kín để ăn, chúng ăn từ từ, chậm rãi, không như cá. Tôm hùm ăn nhiều vào khoảng từ chiều trở về đêm. - Khẩu phần thức ăn cho một lồng 40 con bình quân cho cả đợt nuôi (9-10 tháng), thường là 1kg/ 1 lần/ngày. - Kỹ thuật cho tôm ăn: thông thường, lúc tôm còn nhỏ thì cho ăn nhiều lần trong ngày với lượng thức ăn mỗi lần ít. Khi tôm lớn thì cho ăn ít lần hơn, nhưng lượng thức ăn trong mỗi lần ăn tăng lên. Việc cho ăn nhiều lần trong ngày làm kích thích sự tiêu hóa của tôm tốt hơn. Thực tế, người nuôi tôm cho ăn 2 lần / ngày đối với tôm nhỏ ( < 200g/con ) và 1 lần / ngày đối với tôm lớn ( >200g/con). · Đối với tôm nhỏ (<200g/con): băm nhỏ thức ăn, buổi sáng cho ăn vào lúc 6-7h, buổi chiều lúc 16-17h. Lượng thức ăn buổi chiều chiếm 2/3 lượng thức ăn trong ngày. · Đối với tôm lớn (>200g/con): thức ăn không cần băm nhỏ, nếu thức ăn to quá thì nên cắt làm đôi, kích thước khoảng 20x20x5mm. SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp - 12 - GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng I.3. Tổng quan về chất thải rắn trong lồng nuôi tôm hùm: I.3.1. Chất thải rắn trong lồng nuôi tôm hùm: Trong lồng nuôi tôm hùm có nhiều loại chất thải rắn khác nhau. Một số chất thải rắn chủ yếu trong lồng nuôi là: - Phân tôm, vỏ tôm lột vác, vỏ sò, vỏ ốc, xác động vật phù du. Thành phần này phát sinh tự nhiên trong quá trình sinh trưởng của tôm và tồn tại của nước nơi đặt lồng nuôi. Chúng tồn tại ở dạng đặc-huyền phù và ít tan vào nước nếu không bị khuấy trộn mạnh. Nếu thành phần này được gom lại và tách khỏi lồng nuôi thì sẽ ít gây ô nhiễm cho môi trường lồng nuôi. - Thức ăn dư thừa: cua, cá, mực… Các loại thức ăn thông dụng hiện nay thường bị phân giải sau 2-2,5 giờ rải ngâm trong nước. Do chúng có thành phần dinh dưỡng cao nên sẽ gây ô nhiễm rất khốc liệt nếu không được xử lý kịp thời. - Theo Đỗ Thị Hòa [5, trang 67], lượng thức ăn còn dư thừa và chất thải rắn sau khi cho ăn chiếm khoảng 20-30% lượng thức ăn cho ăn mỗi lần. Theo khảo nghiệm, kích thước của vật rắn lớn nhất trong lồng nuôi tôm hùm là khoảng 20x20x5mm. Hình 3: Thức ăn thừa và vỏ tôm lột xác SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp - 13 - GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Phân tôm Xá động vật Thức ăn dư thừa phù du Xác tôm lột Chất thải rắn lắng tụ Hình 4: Sơ đồ các nguồn chất thải. - Khi cho ăn, người nuôi thả thức ăn vào ống cho ăn nối với lồng nuôi và thực tế cho thấy thức ăn thừa chủ yếu tập trung quanh khu vực đầu ống cho ăn và có thể xuất hiện thức ăn thừa trên lưới gần khu vực ống cho ăn do đặc tính của tôm hùm là tha thức ăn đi chỗ khác ăn và cũng do tác dụng đẩy của nước biển. Như vậy, có thể thấy rằng thức ăn thừa tập trung trong một khu vực giới hạn chứ không phân tán khắp đáy lồng nuôi. I.3.2. Các thông số đặc trưng của chất thải rắn: - Theo Nguyễn Trọng Nho [17, trang 92], ta có bảng trọng lượng riêng của một số chất thải rắn chủ yếu có trong lồng nuôi tôm hùm như sau: SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp - 14 - GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Trọng lượng riêng (kG/m3) Vỏ tôm 1125 Vỏ sò 1200 Xương cá 1165 Hạt rắn và huyền phù 1130,5 Trong khi tính toán, ta tính toán cho vật rắn có trọng lượng riêng lớn nhất. Nên theo bảng trên, ta chọn trọng lượng riêng của vật rắn dưới đáy lồng nuôi tôm hùm là: gb = 1200 kG/m 3. · Trọng lượng riêng của nước trong: g n = 1000 kG/m3. [7, trang 252, bảng1.2]. · Hệ số nhớt động học của nước: -6 2 n n = 0,805.10 m /s.[7, trang 254] · Hệ số nhớt của nước; m = 8,1646.10-5 kG.s/m2. [7, trang254,bảng 1.5]. - Các tính chất cơ học của chất thải rắn: Mỗi hạt tạp chất không hòa tan có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước, khi lắng sẽ chịu tác dụng của hai lực: trọng lượng bản thân và lực cản xuất hiện khi hạt chuyển động dưới tác dụng của trọng lượng. Mối tương quan giữa hai lực đó sẽ quyết định giá trị tốc độ lắng của vật rắn. Trọng lượng P của vật rắn phụ thuộc vào khối lượng, kích thước và tỷ trọng của nó. Lực cản P1 phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, tốc độ của vật rắn và độ nhớt của nước. Tốc độ lắng của mỗi chất thải rắn riêng biệt có thể coi là đều 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 các 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 . P1 = P Ta có công thức tính độ lớn thủy lực của hạt rắn là: SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp - 15 p .(g r - g n ).g .d 6.g n .j 0 u0= GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng (I-1) ; [4] Trong đó: g - gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2. j 0 - hệ số sức cản, j 0 không phải là một đại lượng cố định mà nó phụ thuộc vào số Râynôn xác định theo công thức: Re = j 0 .u 0 .d ; [4]. m Re – hằng số Râynôn. Ngoài ra: Re = Ar (I-2) ; [4]. 18 Ar – hằng số Acsimét. Với Ar = d 3 .(g r - g n ) g (I-3); [4]. m 2 .g n Ta có: Trọng lượng riêng của vật rắn: 3 g b = 1200 kG/m . Trọng lượng riêng của nước trong: g n = 1000 kG/m3. -5 Hệ số nhớt của nước: m = 8,1646.10 Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2. kG.s/m2. Thay thế các giá trị trên vào công thức (I-3) ta được: Ar = d 3 .(g r - g n ) (20.10 -3 )3 .(1200 - 1000) .9,81 = 0,5504. g = 8,1646.10-5.1000 m 2 .g n Thay giá trị Ar = 0,5504 vào công thức (I-2) ta có hằng số Râynôn là: Re = Ar 0,5504 = = 0,0306 < 1. 18 18 Với Re < 1 ta có hệ số sức cản j 0 tính theo công thức sau: j0 = 3.p (I-4) ; [4] Re Thay Re = 0,0306 vào công thức (I-4) ta được: SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp j0 = - 16 - GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng 3.p 3.p = = 307,843. Re 0,0306 Thay giá trị j 0 = 307,843 vào công thức (I-1) ta tính được độ lớn thủy lực của hạt cặn: p .(g r - g n ).g .d u0= 6.g n .j 0 = p . (1200 - 1000 ) .9,81.20.10 -3 6.1000.307, 843 = 0,8.10-3 m/s Vậy uo = 0,8 mm/s. Song, hình dạng các vật rắn trong nước ở trạng thái lơ lửng rất đa dạng và không phải là hình cầu. Do vậy người ta đưa ra khía 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 = 15oC. Bán kính tương đương của hạt thay đổi theo vị trí khi lắng, đặc biệt là các hạt không phải là hình cầu. 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 vật rắn bé hơn tốc độ uo ( xác định trong phòng thí nghiệm ) và bằng uo – W ( W – tốc độ thành phần đứng rối , phụ thuộc vào chiều sâu bể lắng và tốc độ nước chảy ) . Giáo sư Jukov A.L đưa ra phương trình xác định thành phần đứng rối trong các bể lắng khi tốc độ tính toán < 20 mm/s . W = kVn . Trong đó : k = const . n = f ( v ). Cho đến nay , người ta vẫn chưa biểu thị tất cả các yếu tố ảnh hưởng phức tạp 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 . Tốc độ lắng phụ thuộc vào số lượng và khả năng kết tụ của các vật rắn . Hàm lượng bẩn càng cao thì tốc độ lắng càng lớn ( hình 5 ).[12] SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp - 17 - GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Hình 5:Biểu đồ quan hệ giữa lượng cặn lắng với vận tốc lắng và thời gian lắng. Quá trình lắng không làm thay đổi tính chất vật lý của bã, như 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 vật rắn cũng ảnh hưởng đến khả năng lắng. I.4. Xác định các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của thiết bị: - Hút được trên 80-90% chất thải rắn. Đặc biệt là phải hút cho được hết các thức ăn còn thừa, vì chúng là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm nguồn nước nuôi. - Kết cấu thiết bị hút chất thải phải đủ kín để có thể có được hiệu suất hút cao nhất. - Dễ sử dụng khi vận hành. - Chi phí rẻ , độ bền cao và chống được sự ăn mòn của nước biển. - Có kết cấu đơn giản , dễ chế tạo. - Dễ thao tác khi lắp ráp, gá đặt. - Chi phí chế tạo thấp. SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT Đề Tài Tốt Nghiệp - 18 - GVHD: PGS.TS. Phạm Hùng Thắng Chương II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT THIẾT BỊ II.1. Lựa chọn phương án thiết kế: II.1.1. Phân tích các phương án hiện hành: Hiện tại, chưa có các phương án áp dụng khoa học kỹ thuật nào được đưa vào để xử lý các chất thải rắn trong lồng nuôi tôm hùm.Việc xử lý chất thải rắn này gây rất nhiều khó khăn cho người nuôi. Thông thường, họ phải cho người lặn xuống đáy lồng, gom chất thải lại và dùng tay vợt vớt lên.Thực tế, đối với lồng nuôi tôm < 200g/con, vệ sinh lồng 1 lần/tuần. Đối với tôm có khối lượng 200 ¸ 400g/con thì 1-2 tháng mới vệ sinh lồng 1 lần. Còn đối với tôm > 400g/con thì chỉ vệ sinh lồng khi thấy thức ăn thừa trong lồng quá nhiều. Do đó, chất thải trong lồng nuôi không được xử lý kịp thời, làm cho độ trong của nước giảm, ảnh hưởng đến môi trường nước, gây ra nhiều bệnh cho tôm và ảnh hưởng lớn đến chất lượng nuôi tôm. Chính vì thế, cần phải có thiết bị để hút chất thải rắn của lồng nuôi tôm hùm ra khỏi dòng nước nuôi. II.1.2 Xây dựng phương án thiết kế: Đây là thiết bị hút chất thải rắn, nhưng chức năng chủ yếu của thiết bị này chính là phải hút cho được lượng thức ăn còn thừa sau khi cho tôm ăn vì trong lồng nuôi tôm hùm, chất thải chủ yếu chính là thức ăn còn thừa, tôm không ăn nữa. Căn cứ vào yêu cầu của thực tế, em xin đề xuất các phương án thiết kế thiết bị hút chất thải rắn dưới đáy lồng nuôi tôm hùm như sau: SVTH: Nguyễn Lê Trọng Vinh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43CT