Đề tài: thiết kế quy trình công nghệ chế tạo thiết bị xử lý nước phục vụ nuôi tôm thương phẩm

™ Ổn định màu nước ™ Gây tảo, tạo IV sinh vật có lợi Khi dùng các hóa chất để xử lý nước ta có thể sử dụng chúng dưới các dạng bột, hạt khô hoặc dưới dạng dung dịch lỏng.. ¾ Đơn giản khô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ SẢN

-*** -

CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TRỌNG ĐIỂM CẤP NHÀ NƯỚC GIAI ĐỌAN 2001 – 2005

“ khoa học và công nghệ phục vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa

nông nghiệp và nông thôn “ ( Mã số KC 07 )

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NHÁNH

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

THIẾT BỊXỬ LÝ NƯỚC NUÔI TÔM THƯƠNG PHẨM

THÂM CANH QUI MÔ TRANG TRẠI

( Mã số :KC.07.27 )

Chủ nhiệm đề tài : - PGS.TS Phạm Hùng Thắng Cộng tác viên: - KS Vũ Phương

- KS Đàm Đức Phiên

6623-4

02/11/2007

Nha Trang - 2006

Chương IXÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT THIẾT BỊ

I.Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thuỷ sản

- Một nguồn nước đạt chất lượng để nuôi thuỷ sản là: phải đầy đủ Oxy hoà tan, không chứa các chất gây ô nhiễm, giàu dinh dưỡng, có pH thích hợp và ổn định

- Bộ khoa học- công nghệ môi trường đã đưa ra quyết định số 229/QĐ-TĐC ngày 23/5/1995 , ban hành tiêu chuẩn giá trị giới hạn cho phép về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước mặt và nước biển ven bờ áp dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm của một nguồn nước (TCVN 5942-1995 và TCVN 5943 –1995 ) Theo đó Bộ thuỷ sản đã ban hành tiêu chuẩn quy định giới hạn cho phép về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước biển vùng nuôi thuỷ sản ven bờ và trong vùng nước ngọt nuôi thuỷ sản

Bảng 1: Bảng giá trị cho phép về nồng độ các chất ô nhiễm trong nước biển vùng

nuôi thuỷ sản ven bờ

(Kèm theo thông tư số 01/2000/TT-BTS ngày 28/04/2000 của Bộ thuỷ sản)

TT Thông số Đơn vị tính Công thức hoá học Giá trị giới hạn

- Tuy nhiên, khi triển khai nuôi một đối tượng cá hay tôm để đảm bảo cho quá trình

nuôi thành công, người ta phải nghiên cứu để xác lập được tiêu chuẩn chất lượng nước cho

đối tượng đó

Tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi thuỷ sản là giới hạn hoặc nồng độ thích hợp về các

yếu tố thuỷ lý, thuỷ hoá của nước thuỷ vực phù hợp cho mục đích nuôi thuỷ sản

Bảng 2: Tiêu chuẩn chất lượng nước ao nuôi và các phương pháp

Thay nước, bón vôi để giữ pH= 7,5

Độ cứng >80

< 60 tôm không lột xác được

Nước bị ngọt do mưa và nước sông, quang hợp

và hô hấp của tảo

Bón vôi

pH 7-9 < 4: Tôm chết

4-7: Chậm lớn 9-11: Rất chậm lớn

> 35: Chết

khí để điều hòa nhiệt độ Nâng cao mức nước

Thêm máy sục khí

sinh trưởng các chất đáy ao

Mật độ tôm

Thay nước Giảm thức ăn

NO2(mg/l)

<0,1 Dạng kết hợp

>1: Tôm chết 0,1:Ảnh hưởng đến sinh trưởng của tôm

Mật độ phiêu sinh

và tôm Thời gian nuôi Lượng thức

ăn, chất lượng nước,pH

Thay nước Giảm thức ăn Dùng hóa chất Kiểm soát pH

I.1 Tổng quan về xử lý nước cấp cho ao nuôi tôm ở Việt Nam

I.1.1 Qui trình nuôi tôm thâm canh hiện nay ở nước ta.[ 3]

I.1.1.1 Chuẩn bị ao

Trước mỗi vụ nuôi tôm khoảng 16-20 ngày phải hoàn thành công việc chuẩn bị ao theo trình tự và nội dung những công việc sau:

• Rắc đều vôi bột lên trên đáy ao và mặt trong bờ ao Lượng vôi bột

sử dụng tùy thuộc vào pH của đất được quy định cụ thể tại bảng

• Giữ ao khô trong khoảng 7-1 0 ngày

• Lấy nước đã xử lý lắng lọc theo quy định từ ao chứa vào ao nuôi qua lưới lọc có kích thước mắt lưới 2a= 5mm, giữ mức nước ban đầu khoảng 0,5 – 0,6 m

- Đối với ao cũ bón vôi với lượng 100- 200 kg/ha

3) Diệt tạp

• Loại thuốc diệt tạp:

- Có thể dùng một trong các loại thuốc diệt tạp sau đây để diệt tạp cho những ao không phải khử chua và bùn đáy ao đã được xử lý:

- Hạt bồ hòn giã nhỏ( cỡ hạt 1-5 mm) hoặc hạt chè giã mịn với liều lượng

4 -5 ppm

- Rotec với liều lượng 2- 4,5 ppm

- Ngoài ra còn có thể sử dụng các loại thuốc diệt tạp thương mại khác theo hướng dẫn ghi trên mã hóa

• Cách diệt tạp:

- Tháo bớt nước ao sau khi khử chua đến còn khoảng 0,05- 0,1 m

- Giải đều thuốc diệt tạp trên đáy ao và duy trì trong khoảng 8- 10 h sau

đó tháo cạn nước và vớt hết các loại tôm và cá tạp chết trong ao

- Lấy nước từ ao xử lý qua lưới lọc rồi lại tháo ra 1-2 lần để rửa sạch đáy

ao

- Sau đó tiếp tục lấy nước từ ao xử lý qua lưới lọc vào ao cho tới khi đạt mức nước 0,5-0,6 m

4) Bón phân gây nuôi thức ăn tự nhiên

I.1.1 2Thả tôm giống và chăm sóc tôm

- Mật độ thả: 20- 50 con/m2

- Cách thả: Chú ý nhiệt độ nước trong túi cân bằng Ta đặt túi có tôm vào ao khoảng 30 phút xong mở bao tạt nước ngoài ao vào bao rồi từ từ nghiêng bao cho tôm ra, thả tôm vào lúc trời mát khoảng 5 – 7 giờ hoặc từ 17-18 giờ là tốt nhất

I.1.1 3.Quản lý nước

1) Xử lý nước cấp cho ao nuôi

Trong quá trình chuẩn bị ao và trước khi thả tôm giống phải lấy nước vào ao chứa lắng để xử lý sinh học Nếu nguồn nước bị nhiễm bẩn phải tiến hành xử lý bằng chlorin với nồng độ 13- 30 ppm trong 12 giờ hoặc formol với nồng độ 30 ppm rồi mới được cấp vào ao nuôi Tuyệt đối không được lấy nước vào ao nuôi trong những ngày mưa bão

2) Lấy nước vào ao nuôi

Ao nuôi sau khi đã được hoàn tất công tác chuẩn bị và thả giống phải lấy nước

đã qua xử lý vào để nâng mức nước của ao lên 0,8 -1 m Sau tháng thứ nhất tăng mức nước ao nuôi tới độ sâu 1,2- 1,5 m từ tháng thứ 3 trở đi, duy trì thường xuyên

độ sâu mức nước ao nuôi trong khoảng 1,5 -2m

3) Bổ sung nước cho ao nuôi

Vào những ngày nắng nóng, nhiệt độ và độ mặn nước tăng cao phải kịp thời

bổ sung nước mới đã qua xử lý để ổn định nhiệt độ và độ mặn cho ao nuôi Lượng nước mới bổ sung mỗi lần khoảng 10 – 15% khối lượng nước ao

4) Thay nước cho ao nuôi

™ Khi nước ao bị nhiễm bẩn hoặc tôm bị bệnh hoặc tôm khó lột xác phải tiến hành rút bớt lớp nước đáy ao khoảng 10 -15 % khối lượng nước ao,

để thay bằng nguồn nước mới đã qua xử lý cho ao

™ Khi nước ao có độ mặn vượt quá 30 ‰ phải bổ sung nguồn nước ngọt để giảm độ mặn xuống dưới 30 ‰

I.1.2.Các biện pháp xử lý nước cấp[ 4]

Hiện nay nguồn nước nuôi tôm đều không đảm bảo yêu cầu chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản do chất thải từ ao hồ chảy ra biển, không vệ sinh tốt ao nuôi sau khi

nuôi,…dẫn đến hiệu quả nuôi không cao, tôm chết, chậm lớn do vậy người ta thường xử lý nước trước khi đưa vào ao để nuôi

Trong quá trình xử lý nước cấp trong ao nuôi tôm dùng trong ao nuôi thâm canh qui

mô trang trại ta có thể áp dụng các biện pháp sau:

™ Biện pháp hóa học

™ Biện pháp cơ học

™ Biện pháp lý học Trong 3 biện pháp trên thì 2 biện pháp xử lý cơ học và hóa học hay dùng nhất biện pháp xử lý nước ao nuôi bằng cơ học thường không xử lý triệt để được nước nuôi trong mô hình nuôi tôm thâm canh, qui mô trang trại Mà chỉ có biện pháp xử lý nước cấp bằng hóa học là cần thiết nhất co IVệc đảm bảo các yêu cầu chất lượng nước trong ao nuôi

I.1.2.1 Biện pháp xử lý nước bằng sinh hóa

Là biện pháp dùng các chất sinh hóa học cho vào nước để xử lý nước như vôi, phân

vô cơ, chlorin…

● Các bước xử lý nước bằng hóa học hiện nay ở các trung tâm nuôi hiện nay ở các trung tâm nuôi

Trong quá trình xử lý nước cấp ta cần phải áp dụng các bước xử lý nước sau:

Mục đích xử lý cấp 1:

™ Làm sạch trong nước ao

™ Diệt tảo độc, các loại IV rút IV khuẩn gây bệnh cho tôm

™ Sát trùng, trừ tạp, diệt nấm Mục đích xử lý nước cấp 2:

Nước vào

Xử lý cấp1 Xử lý cấp2

Nước cấp vào ao nuôi

™ Ổn định màu nước

™ Gây tảo, tạo IV sinh vật có lợi Khi dùng các hóa chất để xử lý nước ta có thể sử dụng chúng dưới các dạng bột, hạt khô hoặc dưới dạng dung dịch lỏng Để sử dụng hóa chất trong xử lý nước dưới dạng bột hoặc hạt khô thì ta phải có hóa chất đó sản xuất ra ở dạng bột và trong vận chuyển đòi hỏi có bao bì phức tạp và dự trữ khô trong kho ở điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm như ở nước ta rất

dễ bị kém chất lượng và làm tăng lượng cặn không hòa tan trong nước, hơn nữa khi định lượng chúng dưới dạng bột, hạt khô thường kém chính xác và không đảm bảo điều kiện vệ sinh gây độc hại nhiều cho công nhân khi sử dụng Vì thế ở nước ta hiện nay rất ít khi dùng hóa chất để định lượng ở dạng bột, hạt khô mà thường sử dụng chính dưới dạng dung dịch lỏng

Qua điều tra hiện nay các đìa tôm xử lý nước dùng chất hóa học để xử lý nước cấp cho

ao nuôi như sau:

Bảng 2: Thống kê các loại hóa chất được dùng để xử lý nước trước khi nuôi

1.2(kg)

SUPERZEOLITE (Cty Phú Thuận)

(Dạng Bột)

-Cải tạo:30-50kg/1600m2 15.6-26

g/m3

62.4 (kg)

37.74-Ổn

định

màu

TEASEED CAKE (OMEGA)

(Dạng Bột)

Dùng tối đa 30kg cho mỗi 1000m3

30g/ m3 72 (kg)

Ca(OH)2 (vôi tôi)

(Dạng Lỏng)

30ppm (sau 3 ngày cần thay nước)

30g/ m 72 (kg)

Super –F.RA

(Dạng Lỏng)

-Dùng 1kg SuperFRA lắng đọng khoảng 1500-2500m3 nước tùy độ dơ

-Dùng 1 lít FRA lắng đọng khoảng 1000-1500m3 nước tùy độ dơ

0.4-0.75 ml/ m3

0.96-1.8 (kg)

0.96-1.8 (kg)

Ca(OH)2(vôi tôi )

(Dạng Bột)

30 ppm (sổ tay) sau 3 ngày cần thay nước

30 g/ m3

EcoTab(IVện nghiên cứu NTTS II)

(Dạng rắn)

4-10 viên/1lần, 7-10 ngày/1lần cho ao 1600

(Dạng Bột)

3-5 kg/1000m2 ao nuôi 2.5-4.17

g/ m3

6-10 (kg)

Chất bảo vệ an toàn nước (OMEGA)

-Để ngăn ngừa: 0.3ppm, 15ngày/ 1 lần

0.3 g/ m3

0.72 (kg)

Chất nuôi tảo compost (Omega)

(Dạng Bột)

Mỗi bao 400gr dùng với 30-40m3 nước để nuôi dưỡng rong tảo

10-13 g/m3

24-31.2 (kg)

ROLEX Cty Ngọc Hà)

(Dạng Lỏng)

1lít cho 1000m3 nước nuôi tôm Mỗi tháng nên bón một lần

1ml/m3 2.4 (l)

ENIVRON-AC (Vĩnh thịnhCo.ltd)

(Dạng Bột)

3.5-5kg/1000m3 nước ao 3.5-5

g/m3

8.4-12 (kg)

Chất nuôi dưỡng rong tảo

(Dạng Bột)

100gKNO3,Na2HPO4.6H

2O, 10grNa2SiO3/1000m3nước

0.11 g/m3

9.984-(Dạng Bột)

50-100 kg/ha 4.16-8.3

g/m3

19.9 (kg)

(Dạng Bột)

10-15kg/ha

0.83-1.25 g/m3

1.992-3 (kg)

AQUA-CLEAN For Shrimp

(Dạng Lỏng)

-Chuẩn bị ao:

4lít/1000m3 nước ao -Làm sạch ao:

2lít/1000m3 nước ao -Xử lý tảo độc:

10-25 gr/1m3

24-60 (kg)

(Bột)

Làm sạch nước biển dài hạn:0.1ppm

0.1 g/ m3

72-120 (kg)

(Dạng Bột)

(theo tỉ lệ vôi và chlorin):

( 65-75) : (5-7,5) kg

Thuốc sát trùng-VS (OMEGA)

4.17-8.3 ml/m3

10-19.9 (kg)

Chế phẩm sinh học BZT

(Dạng Bột)

50-100g/ha(7 ngày một lần)- Cửa

Bé

4.17-8.3 ml/m3

10-19.9 (kg)

24-36 (kg) Các loại hóa chất trên được xác định theo các loại sổ tay hướng dẫn sử dụng của các công ty cung cấp ,sản xuất hợp chất sinh hóa và trong các sổ tay hướng dẫn nuôi tôm

Nhận xét:

Qua bảng tổng hợp trên ta đưa ra một số nhận xét sau:

™ Các loại chất sinh hóa liều lượng lớn trong thực tế thường ít khi sử dụng đến, các loại hợp chất sinh hóa hay sử dụng thường có liều lượng rất nhỏ ( <0,5 ‰)

™ Theo TS Bùi Quang Tề -viện nghiên cứu nuôi trồng thuỷ sản I cho biết: “Các

chất sinh hoá điều chỉnh chất lượng nước ao nuôi đều là các chất hiếu khí, phản ứng của chúng lại xảy ra rất nhanh ngay sau khi tiếp xúc với nước”

™ Các chất dùng xử lý nước đa phần chất lỏng hoặc chất rắn ( dạng bột ), nhưng chất này có thể hòa tan trong nước

™ Các chất sinh hóa có liều lượng nhỏ so với khối lượng nước( khoảng vài triệu) Mặt khác, phản ứng của chúng xảy ra rất nhanh ngay sau khi tiếp xúc với nước Vì vậy ta phải nghiên cứu thiết bị trộn để phân phối nhanh và đều hóa chất ngay sau khi đưa chúng vào nước, nhằm đạt được hiệu quả xử lý cao nhất

• Cách thức đưa hóa chất xuống ao nuôi:

Theo như kết quả đã điều tra thì cách thức để đưa xuống ao nuôi đều dùng phương pháp thủ công Theo kinh nghiệm thường làm ở các trại nuôi tôm tất cả các hóa chất

để xử lý nước cấp cho ao nuôi đều được hòa tan vào nước rồi sau đó dùng gáo tạt đều khắp

ao Song phương pháp này chưa đạt hiệu quả và có những ưu nhược điểm sau:

Ưu nhược điểm của phương pháp thủ công

¾ Đơn giản không cần công nhân có trình độ cũng có thể làm được

¾ Không cần thiết bị để xử lý chỉ cần hòa trộn sau đó tạt xuống ao là xong

¾ Do dùng sức người nên độ đồng đều không đạt kết quả tốt

¾ Hiệu quả không cao vì khi tạt chất sinh hóa xuống thì chỉ tầng mặt ao đạt kết quả còn tầng đáy (nơi tôm sinh trưởng và phát triển) thì chỉ nhận được một lượng chất sinh hóa không đủ lớn do vậy chất lượng nước nuôi không đảm bảo

¾ Công nhân trực tiếp tiếp súc với hóa chất ảnh hưởng sức khoẻ công nhân

¾ Không định lượng được chính xác liều lượng hóa chất

Qua nhận xét trên tôi thấy phương pháp thủ công hiện đang sử dụng không đảm bảo các yêu cầu của chất lượng nước, không cơ giới hóa, không xử lý nước hiệu quả Vì vậy để khắc phục nhược điểm nâng cao hiệu quả trộn, đảm bảo yêu cầu chất lượng nước trong khi nuôi tôi xin đưa ra biện pháp sau:

Trộn các chất sinh hóa vào chất lỏng vào sau đó dùng bơm để trộn dung dịch hóa chất với nước để phân phối nhanh và đều dung dịch hóa chất vào nước nhằm nâng cao hiệu quả trộn, đảm bảo yêu cầu chất lượng nước nuôi trong nuôi trồng thủy sản, yêu cầu: Trộn

được đúng liều lượng theo yêu cầu từ 0,1 ‰ ÷ 0,5 ‰, không gây độc hại cho người công nhân Mục tiêu của quá trình trộn quá trình trộn là đưa các phần tử hoá chất vào trạng thái phân tán đều trong môi trường nước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với các phần tử phản ứng

- Mục đích:

+ Phân tán các phần tử hoá sinh vào trong nước, điều chỉnh các thông số theo tiêu chuẩn chất lượng nước trong ao nuôi

+ Tự động hoá các quá trình trong nuôi tôm thâm canh

- Nội dung: Nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo thiết bị xử lý nước cấp

I.2 Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị:

Để thiết bị xử lý nước cấp hoạt động tốt, đảm bảo chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản, thì thiết bị xử lý nước cấp phải có các yêu cầu kỹ thuật sau đây:

- Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo phù hợp với loại bơm đang được sử dụng để cấp nước cho các đìa

- Trộn được hầu hết các loại hóa chất nêu trên bảng với liều lượng từ 0,1‰ ÷ 0,5 ‰

Chương 2

THIẾT KẾ KỸ THUẬT THIẾT BỊ

II.Xây dựng phương án thiết kế

II.1.Các phương án thiết kế

II.1.1 Các phương án đặt ống dẫn dung dịch hóa chất

1 Phân tích các phương án

Để đưa được chất sinh hóa xuống ao nuôi hiện nay không thiết bị nào đạt hiệu quả bằng dùng máy bơm Ở đây ta dùng 1 bơm mà tại cửa vào hoặc cửa ra của bơm ta lắp 1 bộ trộn ,kết hợp với 1 đường ống dẫn hợp chất sinh hóa từ trên xuống Chất sinh hóa sẽ được hòa trộn đều với dòng nước nhờ dòng chảy do bơm tạo ra và sự khấy trộn của cánh bơm rồi phun xuống ao từ những phân tích trên ta đưa ra 2 phương án làm việc của thiết bị như sau:

Phương án 1:Đặt ống dẫn dung dịch hóa chất trên đường ống xả

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị xử lý nước cấp khi đặt ống dẫn dung dịch trên ống xả

Thùng đựng dung dịch hóa

3

2

Trong đó:

1: Ống hút của bơm ; 3- Ống xả 2: Van ; 4- Động cơ

Nguyên lý làm ivệc:

Khi bơm hoạt động hút nước từ dưới hồ lên qua đường xả ra ngoài Tại đường xả ta lắp bộ êjector.để lợi dụng tính chất của bộ êjector là vận tốc thay đổi dẫn đến thay đổi về áp suất Ta dùng 2 ống côn lắp đối đỉnh lắp liên tiếp tại vị trí thay đổi tiết diện giữa 2 ống côn vận tốc dòng chảy thay đổi đột ngột tạo ra 1 khoảng chân không Do đó, có thể hút được dòng chất lỏng- hợp chất sinh hóa(chảy tự do) xuống để hòa trộn với dòng chảy của máy bơm Tại đây hóa chất được hòa trộn với nước

Ưu điểm:

- Chế tạo được với điều kiện trong nước hiện nay

- Bơm rất thông dụng nên tại các trung tâm nuôi thường sử dụng bơm này để cấp nước

- Ngoài tác dụng xử lý nước, thiết bị còn có tác dụng tăng hàm lượng Ôxy Khi không cần xử lý nước có thể dùng bơm để bơm nước cho các ao nuôi

- Giá thành rẻ do ta liên kết với bơm có sẵn ở các trung tâm nuôi

- Thiết bị dễ chế tạo

Nhược điểm:

- Hòa trộn dung dịch không tốt, độ đồng đều dung dịch không cao vì đặt ống dẫn trên đường xả do vậy không có sự khuấy trộn của cánh bơm và hành trình hóa chất được hòa trộn ngắn

- Kết cấu phức tạp hơn do ta phải chế tạo thêm êjector để tạo vùng chân không hút dung dịch xuống

Phương án 2:

Đặt ống dẫn dung dịch hóa chất trên đường ống hút

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý thiết bị xử lý nước cấp khi đặt ống dẫn

dung dịch trên ống hút của bơm

Trong đó :

1: Ống hút của bơm ; 3-Ống xả của bơm 2: Van ;4-Động cơ

Thùng đựng hóa chất

1

3

4

2

Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Thiết bị dễ chế tạo, chế tạo được với điều kiện trong nước hiện nay

- Bơm rất thông dụng, hay được sử dụng tại các trung tâm nuôi Người ta sử dụng

bơm này để cấp nước do vậy có thể kết hợp luôn bơm đang sử dụng ở các trung tâm nuôi

- Khả năng hòa trộn dung dịch hóa chất tốt vì dung dịch hóa chất được cánh bơm

khấy trộn và hành trình dung dịch được hòa trộn dài nên dung dịch đồng đều hơn

- Cấu tạo của thiết bị đơn giản

- Ngoài tác dụng xử lý nước thiết bị còn tác dụng tăng hàm lượng Ôxy, khi không

cần xử lý nước có thể dùng bơm để bơm nước cho các ao nuôi

- Giá thành rẻ do ta liên kết với bơm có sẵn ở các trung tâm nuôi

- Phù hợp với tập quán sử dụng của người dân

- Dễ vận hành và sửa chữa

Nhược điểm:

- Ảnh hưởng đến khả năng hút của bơm giảm do ta đặt ống dẫn dung dịch tại vùng

chân không tại ống hút

- Chỉ áp dụng được cho mô hình nuôi thâm canh trang trại

II.1.2 Lựa chọn phương án định lượng

1.Các phương án định lượng

Ở đây ta tính toán, thiết kế thiết bị định lượng cung cấp dung dịch hóa chất để xử lý nước cho ao nuôi tôm thâm canh Ta có thể sơ lược nguyên lý làm việc như sau: dung dịch hóa chất được đựng trong thùng hóa chất sau đó được đưa xuống ao nhờ có ống dẫn vào ống hút của bơm do có chêch lệch áp suất mà dung dịch hóa chất được đưa xuống ao Cho nên yêu cầu ta phải thiết kế bộ phận định lượng để dưa dung dịch hóa chất xuống theo yêu cầu từ 0,1 ‰ – 0,5 ‰

Phương án 1:Định lượng dùng phao

Trong đó:

1: Bể định lượng 2: Phao định lượng 3: Ống cao su hoặc ống nhựa mềm 4: Van

Hình 4: Cấu tạo phao dùng để định lượng

có kích thước đường kính lỗ khác hoặc ta thay đổi chiều cao H

1

2

3

Hình 5: Sơ đồ nguyên lý định lượng bằng cách thay đổi qua tiết diện van và cấu tạo

bảng chia Trong đó:

Nguyên tắc làm việc như sau:

Mở van dung dịch hóa chất qua van chảy ra đường ống Nếu ta muốn điều chỉnh lưu lượng Q qua van thì ta quay tay vặn của van đến các góc độ đã tính toán ta thu được lưu lượng Q theo yêu cầu Trên bộ chia độ ta ghi sẵn các góc độ ứng với các liều lượng từ 0,1‰ -0,5‰ Khi cần đưa dung dịch xuống với liều lượng bao nhiêu thì ta mở van các góc độ tương ứng

Phương án 3: Bình định lượng kiểu xi –phông

Hình 6: Sơ đồ nguyên lý bình định lượng kiểu Xi- Phông

Trong đó:

1 : Bình đựng hóa chất 2: Ống thông khí 3: Thước vạch 4: Ống xi- phông

32

1

4

Nguyên tắc làm việc:

Tốc độ cho dung dịch quyết định bởi độ cao H( chênh lệch độ sâu ống thông khí cắm vào trong dung dịch và đoạn miệng ra của ống xi- phông ) Bình cho thuốc loại này là loại kín, chỉ có ống thông khí thông với khí quyển và dung dịch chảy ra lỗ miệng ra ống xi – phông Lượng dung dịch hóa chất cho ra khỏi bình điều tiết bằng cách thay đổi độ sâu cắm vào dung dịch của ống thông khí

Kết luận:

Phương án định lượng dùng phao không thể đặt trên đường ống hút vì dùng phao và kiểu xi- phông, sự thay đổi lưu lượng dựa vào thay đổi khoảng H nhỏ do đó không thể lắp trực tiếp ống dẫn dung dịch vào ống hút chỉ có thể cho chảy tự nhiên khi đó không khí vào ống hút của bơm nhiều, xảy ra hiện tượng sâm thực phá hủy cánh bơm Do vậy phương án dùng phao và phương án định lượng kiểu xi-phông không thể dùng được Nên ta chỉ có thể chọn phương án định lượng bằng cách thay đổi góc mở của van

I.2.Chọn phương án thiết kế thiết bị xử lý nước cấp

Để áp dụng cho việc nuôi tôm thâm canh, qui mô trang trại thì tất cả các yếu tố đều rất quan trọng, ta không thể coi nhẹ cho dù vấn đề đó là nhỏ nhất Ngoài ra, để đạt được những yêu cầu kỹ thuật về ngành nuôi thì ta phải áp dụng những thiết bị cơ khí vào phục vụ cho ngành nuôi

Qua phân tích trên tôi nhận thấy phương án định lượng bằng cách thay đổi tiết diện qua van liên kết với bơm hỗn lưu, đặt ống dẫn dung dịch sinh hóa trên đường ống hút của bơm là hiệu quả và hợp lý nhất Nó vừa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về ngành nuôi và lại đảm bảo tính kinh tế cho người nuôi, nâng cao hiệu quả trộn các hóa chất, phương án này đảm bảo yêu cầu kỹ thuật ký thuật cơ bản nêu ở trên đó là:

- Hòa trộn dung dịch tốt

- Định lượng được liều lượng các chất hóa sinh cần đưa xuống để xử lý

- Chế tạo được với điều kiện hiện tại ở xưởng cơ khí của trường

Hình7 : Bản vẽ tổng thể thiết bị xử lý nước cấp dùng trong nuôi thâm canh

II.Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản

II.1 Thông số kỹ thuật của bơm dùng để cấp nước

Qua khảo sát thực tế ta thấy hầu hết các trại nuôi tôm thường dùng bơm ly tâm để cấp nước cho các đìa nuôi tôm, bơm này do công ty chế tạo bơm Hải Dương sản xuất

Hình 8: Hình dạng bơm

Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm dựa vào nguyên lý tác dụng của lực ly tâm Giả

sử lúc đầu chất lỏng chứa đầy trong bơm, khi bơm làm việc, trục bơm quay bánh công tác,

do chất lỏng có khối lượng lên chịu tác dụng của lực ly tâm do bánh công tác gây ra, dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng chuyển động theo biên dạng cong của bánh công tác đi từ tâm bánh động ra ngoài và tập trung lại theo rãnh xoắn ốc của vỏ rồi đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy

Đồng thời tại miệng hút của bánh động tạo nên vùng chân không nếu chất lỏng được hút liên tục vào bơm do sự chênh lệch áp suất tại miệng hút, đó là quá trình hút Vì vậy chất lỏng được hút và đẩy liên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm

Các thông số kỹ thuật của bơm như sau:

- Ký hiệu bơm HL 290-6 có 4 cực từ

- Vận tốc vòng quay trục động cơ: 1450 (v/ph)

- Công suất động cơ 7,5 (KW)

- Lưu lượng bơm: Q= 290 (m3/h)

- Hck= 5 m (cột nước)

Do đa số các trung tâm nuôi tôm thường dùng loại bơm này và loại bơm này rất thông dụng do vậy ta chọn bơm này liên kết với thiết bị hòa trộn để xử lý nước cấp cho nuôi tôm

thâm canh qui mô trang trại

II.1.2 Thiết kế thùng định lượng

II.1.2.1 công dụng của thùng yêu cầu kỹ thuật

Công dụng của thùng:

- Thùng dùng để đựng dung dịch hóa chất để xử lý nước cho ao nuôi

Yêu cầu thùng:

- Không bị các chất hóa học ăn mòn

- Không để các chất hóa học gỉ ra bên ngoài

II.1.2.2 Tính toán thể tích thùng

Từ yêu cầu kỹ thuật thiết bị trộn dung dịch hóa chất đưa xuống xử lý nước tối đa 0,5 ‰, lưu lượng bơm 290 (m3/h) thông thường thiết bị hoạt động 1 giờ sau đó kiểm tra rồi mới cho thiết bị hoạt động tiếp Để kích thước thùng vừa phải ta đưa ra thể tích bình chứa dung dịch hóa chất là:V= 0,5‰ x290 =0,145 m3 Vậy chọn thùng chứa 150 lít

II.1.2.3 Kết cấu thùng đựng và vật liệu chế tạo

Qua khảo sát kết cấu của bơm có một số thông số ta cần quan tâm như sau:

- Chiều cao chân đế bơm 15 cm

- Chiều dài đế 100 cm

- Chiều rộng đế là 40 cm

- Chân đế bơm làm bằng thép chữ ∩ do vậy ta có thể gắn chân thùng định lượng vào chân đế của bơm bằng bulông

Như ở trên ta đưa ra thể tích bể trộn do vậy ta đưa các kích thước có bản và kết cấu của bể như sau:các kích thước cơ bản của thùng LxBxH = 550 x 400x 700

Hình 9 : Hình dạng thùng và khung thùng đựng hóa chất

II.1.2.4 Vật liệu làm thùng và khung thùng

Bể đụng hóa chất gồm có 2 phần khung và thùng đựng, khung được làm từ thép góc 30x30x3 thép CT3 còn thùng đựng dung dịch hóa chất làm bằng thép tấm có bề dày là 1,5 các tầm thép này được hàn với nhau tạo thành thùng sau đó hàn gắn với khung chịu lực phía trên, chân thùng làm bằng thép góc 40x40x3 gắn với thùng nhờ bu lông

Hình 10: kết cấu chân thùng đựng dung dịch hóa chất II.1.2.5 Kiểm tra bền chân bể đựng dung dịch

Theo kết cấu của thùng đựng dung dịch, ta có 4 chân được bố trí tại 4 góc của thùng đựng, do đó trọng lực G phân bố đều lên 4 cột Vậy ta kiểm tra bền của 4 cột khi chịu được trọng lượng G của toàn bộ thùng đựng dung dịch khi có dung dịch khối lượng G = 170 Kg Theo hình , ta thấy mỗi cột chịu lực nén G/4 Ta kiểm tra cột theo điều kiện kéo nén đúng tâm

Hình 11: Biểu đồ nội lực thanh

Ta có ứng suất sinh ra trong mỗi cột khi chịu nén

)/(11,2)3740.(

3.4

17004

2

mm N F

G F

Từ (1) và (2), ta thấy điều kiện bền nén của thanh được đảm bảo

Như ta đã biết, đối với thanh chịu kéo nén đứng tâm, có nhiều trường hợp mặc dù ứng suất trong thanh chưa vượt quá giới hạn ứng suất cho phép theo độ bền nhưng thanh vẫn bị phá hủy đột ngột do mất ổn định Để thanh khỏi mất ổn định, lực nén trên thanh không được vượt quá giới hạn nhất định gọi là lực tới hạn

Theo Ơ – Le ta có:

Lực tới hạn

2 min 2

).(

l

J E

E: mô đuyn đàn hồi của vật liệu

Jmin : Mô đuyn quán tính theo phương có độ cứng nhở nhất L: chiều dài thanh

µ : Hệ số phụ thuộc vào các loại kết cấu Ứng suất tới hạn :

J

min = : Bán kính quán tính của tiết diện

Những công thức trên chỉ áp dụng khi vật liệu còn làm việc trong miền đàn hồi Để thỏa mãn điều kiện này thì độ mảnh của thanh phải lớn hơn hoặc bằng một giá trị nhất định ứng với mỗi loại vật liệu

) ( 73 ,

Do đó ta không thể tính lực tới hạn theo công thức Ơ – Le mà tính theo công thức sau:

σth = a- b.λ = 208,54 ( MN/m2)

Pth= σth.F= 48,17 (KN) Điều kiện ổn định là: σ < φ.[ σ]n

φ: Hệ số giảm ứng suất cho phép, chọn theo bảng φ =0,69

ta thấy σn = F P =2,11(N/mm2)<0,69.208,54=143,89

Vậy: khung đủ bền, và đảm bảo độ ổn định

II.1.2.6.Kiểm tra bền mối hàn

Theo kết cấu như trên thì ta kiểm tra xem mối hàn có đủ bền không ở đây ta chỉ kiểm tra mối hàn đáy thùng với 4 mặt bên của thùng vì mối hàn chịu ứng suất lớn nhất

Sơ đồ tính tương đương như sau:

Hình 12: Sơ đồ kiểm tra bền mối hàn

L: là chiều dài mối hàn

K: chiều cao mối hàn lấy bằng 1,5

Theo kết cấu trên thì mối hàn có thể bị hỏng tại tiết diện phân giác của mối hàn vì tại đây mối hàn chịu ứng suất lớn nhất, mối hàn giáp mí do đó ta kiểm tra bền theo điều kiện bền cắt

)/(75,0)550400(2.7,0.5,1

1500

7.0

mm N k

l F

G

=+

II.1.3.2 Chọn vật liệu làm ống

Ta chọn vật liệu làm bằng đồng vì các hóa chất ta sử dụng để đưa xuống xử lý không

phải là những chất làm phá hủy đồng Vật liệu làm ống dẫn là nhựa mềm Loại ống nhựa này có bán nhiều trên thị trường Họng dẫn dung dịch phía dưới làm bằng đồng

II.1.3.3.Xác định tiết diện van và đường kính ống dẫn

Trường hợp 1 (H 1 không đổi)

Hình 13: Sơ đồ tính toán với H 1 không đổi Thùng chứa dung dịch có các kích thước cơ bản sau: LxBxH = 0,55 x 0,4 x 0,7

Mực nước dung dịch cần hoà trộn có chiều cao H1 = 0,7 m (mực nước dung dịch trong thùng không ảnh hưởng đến liều lượng chất phản ứng đưa vào bể trộn)

Dung dịch cần hoà trộn chảy qua vòi có van K( giả sử S là diện tích khe hẹp của van ứng với các góc mở van khác nhau) gắn ở đáy bình chứa sang ống hút của bơm

Khi chiều cao H không đổi, với bình chứa có các kích thước nhỏ ta coi như vận tốc, lưu lượng dòng chảy từ bình qua vòi sang ống hút của bơm là không thay đổI trên sốt chiều dai của vòi ( có nghĩa là bỏ qua tổn thất ma sát trên toàn bộ chiều dài của đường dẫn dung dịch -

bỏ qua ảnh hưởng của chiều dài vòi) coi tổn thất qua van K là không đáng kể

Lưu lượng từ bình chứa chảy sang ống hút của bơm chịu ảnh hưởng bởi cột áp do mực nước trong bình H1 và độ cao chân không của bơm

oáng huùt cuûa

H1

H2

Lý thuyết và các công thức tính toán [ 5 ]

- Sử dụng lý thuyết dòng chảy của chất lỏng qua lỗ và vòi Đối với bài toàn này dòng

chảy qua vòi là dòng chảy ngậm (chịu ảnh hưởng của H1 và hck)

-Lưu lượng chất lỏng (dung dịch cần hoà trộn )Qh (theo yêu cầu chất lỏng thụ động là

<0,5‰ và được chia ra làm nhiều mức khác nhau )

-Vận tốc dung dịch chảy vào ống hút của bơm Vh= 2gH0

Trong đó H0=H1+H2+hck

-Lưu lượng chất lỏng vào ống hút của bơm Q=µ.S V h

Trong đó : µ -Hệ số lưu lượng =0,68 (đối trường hợp dòng chảy ngậm)

S-diện tích khe hẹp của van K ứng với độ mở khác nhau

Vh- vận tốc dung dịch chảy qua van K

Tính toán chi tiết

-Lưu lượng chất lỏng thụ động(dung dịch hoà trộn) Qh=0,145m3/h(yêu cầu chất lỏng thụ động là 0,5‰), hck= 5m , H1= 0,7 m

- Vận tốc dung dịch chất lỏng chảy qua van:

*Trường hợp 2:

Hình 14: Sơ đồ tính toán trường hợp H 1 thay đổi

Lý thuyết và các công thức tính toán

- Sử dụng lý thuyết dòng chảy của chất lỏng qua lỗ và vòi Đối với bài toàn này dòng chảy qua vòi là dòng chảy ngậm (chịu ảnh hưởng của H1 và hck)

lưu lượng chất lỏng (dung dịch cần hoà trộn )Qh (theo yêu cầu chất lỏng thụ động là

<0,5‰ và được chia ra làm nhiều mức khác nhau )

- Vận tốc dung dịch chảy vào ống hút của bơm Vh= 2gH0

Trong đó H0=H1+H2+hck

- lưu lượng chất lỏng vào ống hút của bơm Q=µ.S V h

Trong đó : µ -Hệ số lưu lượng =0,68(đối trường hợp dòng chảy ngậm)

S-diện tích khe hẹp của van K ứng với độ mở khác nhau

Vh- vận tốc dung dịch chảy qua van K

Tính toán chi tiết

Ở mức 0,5‰, Qh= 0,145m 3 /h, diện tích khe hẹp của van là S 1

-Vận tốc dung dịch chảy qua van

Vh= 2gH0

=>Vh= 2X9,81X6,4=11,20 m/s Diện tích khe hẹp của van

-Vận tốc dung dịch chảy qua van

-Vận tốc dung dịch chảy qua van

= 5,37.10-6 (m2)

-Vận tốc dung dịch chảy qua van

-Vận tốc dung dịch chảy qua van

-Vận tốc dung dịch chảy qua van

Vh= 2gH0

=>Vh= 2X9,81X5,9=10,76 (m/s )