Hoàn thiện thiết kế công nghệ chế tạo thiết bị lọc cơ học dạng trống sử dụng trong nuôi tôm nước lợ

ỦY BAN NHÂN DÂN HOÀN THIỆN THIẾT KẾ, CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC DẠNG TRỐNG SỬ DỤNG TRONG NUÔI TÔM NƯỚC LỢ Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Công ty Cổ phần Khoa học và Công nghệ C

ỦY BAN NHÂN DÂN

HOÀN THIỆN THIẾT KẾ, CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO THIẾT BỊ

LỌC CƠ HỌC DẠNG TRỐNG SỬ DỤNG TRONG

NUÔI TÔM NƯỚC LỢ

Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Công ty Cổ phần Khoa học và Công nghệ

CENINTEC

Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS Nguyễn Minh Hà

TP Hồ Chí Minh - 2022

MỤC LỤC

CHỦ NHIỆM NHIỆM VỤ 1

XÁC NHẬN CỦA 1

TỔ CHỨC CHỦ TRÌ NHIỆM VỤ 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT i

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ i

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

TÓM TẮT i

ABSTRACT v

MỞ ĐẦU i

1 Sự hình thành dự án i

2 Mục tiêu dự án iii

3 Tính cấp thiết của dự án iii

4 Phạm vi nghiên cứu iv

5 Ý nghĩa khoa học của dự án v

6 Ý nghĩa thực tiễn của dự án v

7 Tổng quan tình hình nghiên cứu vi

8 Nội dung thực hiện vii

9 Xuất xứ dự án viii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Sự cần thiết thực hiện dự án 1

1.1.1 Cơ hội phát triển ngành nuôi tôm nước lợ 1

1.1.2 Nhu cầu sử dụng thiết bị lọc cơ học dạng trống 2

1.1.3 Tính mới, tính ưu việt của công nghệ 4

1.1.4 Sự cần thiết thực hiện dự án 4

1.2 Giới thiệu thiết bị lọc cơ học 5

1.3 Sơ đồ bố trí thiết bị lọc cơ học trong hệ thống xử lý nước nuôi tôm 10

1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị lọc cơ học trên thế giới và tại Việt Nam 11

1.4.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị lọc cơ học trên thế giới 11 1.4.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu và ứng dụng thiết bị lọc cơ học tại Việt Nam 16 1.5 Hiện trạng và những hạn chế cần cải tiến của thiết bị lọc cơ học 17

1.6 Những giải pháp cải tiến thiết bị lọc cơ học 23

1.6.1 Cơ sở lý luận của nhiệm vụ và các vấn đề khoa học liên quan 23

1.6.2 Nhóm nội dung giúp nâng cao hiệu suất sử dụng của thiết bị lọc cơ học28 1.6.3 Nhóm các nội dung nhằm nâng cao độ tin cậy và chi phí bảo trì 30

1.6.4 Nhóm các nội dung nhằm đảm bảo chất lượng và giảm chi phí sản xuất, cải thiện dịch vụ sau bảo hành, bảo trì 31

1.7 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu và kĩ thuật sử dụng 32

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC NUÔI TÔM CẦN XỬ LÝ 28

2.1 Nhu cầu và nội dung nghiên cứu 28

2.2 Kết quả nghiên cứu: 28

2.2.1 Nghiên cứu hàm lượng tổng chất rắn lơ lửng trong nước nuôi tôm với nhiều kích cỡ khác nhau 28

2.2.2 Nghiên cứu thành phần chất thải trong nước nuôi tôm với nhiều kích cỡ khác nhau (200 con, 100 con, 50 con và 30 con/kg) 31

2.2.3 Nghiên cứu kích thước chất thải trong nước nuôi tôm với nhiều kích cỡ khác nhau 38

2.2.4 Phân tích kích thước mắt lưới lọc tối ưu tương ứng với các quá trình

phát triển của tôm 45

2.3 Kết luận của chương 46

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỘ PHẬN LOẠI BỎ VỎ TÔM VÀ TÔM CHẾT TRƯỚC KHI VÀO THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC DẠNG TRỐNG47 3.1 Nhu cầu và nội dung nghiên cứu 47

3.1.1 Đặc điểm sinh trưởng của tôm 47

3.1.2 Các yêu cầu đối với bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 52

3.2 Kết quả nghiên cứu 52

3.2.1 Thiết kế bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 52

3.2.2 Chế tạo thử nghiệm bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 60

3.2.3 Thử nghiệm bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 61

3.2.4 Hoàn chỉnh thiết kế bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 62

3.3 Kết luận của chương 63

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CẢI THIỆN KHẢ NĂNG RỬA LỌC CỦA THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC 64

4.1 Nhu cầu và nội dung nghiên cứu 64

4.2 Kết quả nghiên cứu 65

4.2.1 Nghiên cứu xác định các thông số kỹ thuật tối ưu của béc phun 65

4.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều cao mực nước đến năng suất lọc của thiết bị lọc cơ học 69

4.2.3 Mô tả các thiết bị dùng cho các thí nghiệm 4.2.5, 4.2.6 71

4.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ quay của trống đến năng suất lọc của thiết bị lọc cơ học 76

4.2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực và lưu lượng nước rửa lọc tới lưu

lượng nước được lọc 79

4.3 Kết luận của chương 81

CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VẬT LIỆU NHỰA ĐỂ CHẾ TẠO THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC DẠNG TRỐNG 85

5.1 Nhu cầu và nội dung nghiên cứu 85

5.2 Kết quả nghiên cứu 86

5.2.1 Nghiên cứu tổng quan về việc sử dụng vật liệu nhựa để chế tạo thiết bị lọc cơ học dạng trống trên thế giới 86

5.2.2 Nghiên cứu tính chất của các loại vật liệu nhựa và lựa chọn loại vật liệu nhựa thích hợp cho các bộ phận công tác của thiết bị lọc cơ học 89

5.2.3 Thiết kế các bộ phận công tác của thiết bị lọc cơ học với vật liệu nhựa đã lựa chọn 93

5.2.4 Cải tiến thiết kế nhằm giảm khối lượng Inox 304 sử dụng 103

5.3 Kết luận của chương 104

CHƯƠNG 6: NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHỈNH THIẾT KẾ NHẰM GIA TĂNG ĐỘ TIN CẬY CỦA THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC 105

6.1 Nhu cầu và nội dung nghiên cứu 105

6.2 Kết quả nghiên cứu 106

6.2.1 Tổng quan về thiết kế đảm bảo độ tin cậy 106

6.2.2 Những giải pháp nâng cao độ tin cậy của thiết bị lọc cơ học 107

6.2.3 Nghiên cứu các phương án giảm độ đảo của trống lọc 110

6.2.4 Tính toán chi phí và lựa chọn ổ đỡ thích hợp cho trục trống và đỡ trống115 6.2.5 Nghiên cứu tổng quan cấu tạo các khung đỡ lưới lọc 123

6.2.6 Lựa chọn sơ bộ vài cấu tạo khung đỡ lưới lọc và thử nghiệm độ bền lưới lọc với các khung này 126

6.2.7 Xác định khung đỡ lưới lọc phù hợp và đưa vào thiết kế thiết bị lọc cơ học 129

6.2.8 Thử nghiệm, phân tích, lựa chọn và đánh giá tuổi thọ của một số loại

lưới lọc phù hợp với thiết bị lọc cơ học 130

6.3 Kết luận của chương 132

CHƯƠNG 7: NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHỈNH THIẾT KẾ NHẰM GIẢM THỜI GIAN BẢO TRÌ THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC DẠNG TRỐNG 133

7.1 Nhu cầu và nội dung nghiên cứu 133

7.2 Kết quả nghiên cứu 135

7.2.1 Thiết kế chế tạo bộ phận lắp lưới có khả năng tháo lắp nhanh 135

7.2.2 Thiết kế giá đỡ đèn UV có khả năng tháo lắp nhanh 142

7.2.3 Thiết kế các con lăn đỡ trống tháo lắp nhanh 145

7.2.4 Nghiên cứu thiết kế thiết bị theo mô đun 147

7.3 Kết luận của chương 148

CHƯƠNG 8: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CÁC ĐỒ GÁ PHỤC VỤ CHẾ TẠO VÀ LẮP RÁP THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC 150

8.1 Nhu cầu và nội dung nghiên cứu 150

8.2 Kết quả nghiên cứu 150

8.2.1 Nghiên cứu thiết kế chế tạo đồ gá hàn khung máy 150

8.2.2 Nghiên cứu thiết kế chế tạo đồ gá hàn trống lọc 156

8.2.3 Nghiên cứu thiết kế chế tạo đồ gá gia công tinh trống lọc 160

8.2.4 Nghiên cứu thiết kế chế tạo đồ gá gia công bích trống lọc 163

8.3 Kết luận của chương 169

CHƯƠNG 9: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH HÓA QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO, LẮP RÁP, KIỂM TRA VÀ BẢO HÀNH, BẢO TRÌ THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC 171

9.1 Nhu cầu và nội dung nghiên cứu 171

9.2 Kết quả nghiên cứu 172

9.2.1 lập quy trình hoàn chỉnh thiết bị lọc cơ học 172

9.2.2 Nghiên cứu quy trình lắp ráp thiết bị lọc 185

9.2.3 Nghiên cứu quy trình hoàn chỉnh thiết bị lọc 188

9.2.4 Nghiên cứu quy trình kiểm tra thiết bị lọc 189

9.2.5 Nghiên cứu quy trình bảo trì thiết bị lọc 189

CHƯƠNG 10: CHẾ TẠO MỘT THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC MẪU CẢI TIẾN HOÀN THIỆN 202

10.1 Mở đầu 202

10.2 Quá trình thực hiện 202

10.2.1 Cải tiến thiết kế thiết bị lọc cơ học 202

10.2.2 Chế tạo thiết bị lọc cơ học mẫu sau khi cải tiến hoàn thiện 204

10.2.3 Vận hành thử nghiệm thiết bị lọc trống mẫu cải tiến hoàn thiện 206

10.2.4 Phân tích, đánh giá và hoàn thiện thiết kế thiết bị lọc cơ học mẫu cải tiến hoàn thiện sau khi thử nghiệm 209

10.3 Kết luận của chương 212

CHƯƠNG 11: XÂY DỰNG VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC NUÔI TÔM ỨNG DỤNG THIẾT BỊ LỌC CƠ HỌC 212

11.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 212

11.2 Các kết quả nghiên cứu 212

11.2.1 Thiết kế hệ thống xử lý nước nuôi tôm ứng dụng thiết bị lọc cơ học.212 11.2.2 Thiết kế sơ đồ lắp đặt hệ thống xử lý nước nuôi tôm ứng dụng thiết bị lọc cơ học 216

11.2.3 Xây dựng quy trình vận hành và bảo trì hệ thống xử lý nước nuôi tôm

ứng dụng thiết bị lọc cơ học 217

11.2.4 Xây dựng hệ thống xử lý nước nuôi tôm ứng dụng thiết bị lọc cơ học.230 11.2.5 Vận hành thử nghiệm hệ thống xử lý nước nuôi tôm ứng dụng thiết bị lọc cơ học 236

11.2.6 Triển khai ứng dụng thiết bị trong quy trình nuôi tôm công nghệ và nuôi các loài thủy sản 239

11.3 Kết luận của chương 249

CHƯƠNG 12: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 241

12.1 Sản phẩm Dạng I: 241

12.2 Sản phẩm Dạng II: 242

12.3 Sản phẩm Dạng III: 243

12.4 Kết quả đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp: 244 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ a Kết luận a Kiến nghị b TÀI LIỆU THAM KHẢO a

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CENINTEC Công ty cổ phần Khoa học

và Công nghệ CENINTEC DFR Design For Reliability Thiết kế đảm bảo độ tin

cậy FAO Food and Agriculture

Organization of the United Nations

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc

HDPE Hight Density Polyethylene Tỷ trọng PE cao

KHCN Khoa Học Công Nghệ

LDPE Low-density polyethylene Tỷ trọng PE thấp

LED Light Emitting Diode Diode phát quang

LLDPE Linear low-density

polyethylene

PE tỷ trọng thấp, mạch thẳng

MDPE Medium-density

polyethylene

Tỷ trọng PE trung bình

PEX Cross-linked polyethylene PE khâu mạch

PTFE PolyTetraFluoroEthylene Một chất polyme chứa

fluor và cacbon

PVC Polyvinylchloride Một chất lỏng chống cháy,

có thể hàn được SPC Statistical Process Control Kiểm soát quá trình bằng

thống kê TIG Tungsten Inert gas Hàn hồ quang bằng điện

cực không nóng chảy TNHH Trách nhiệm hữu hạn

TSS Total suspended solids Tổng chất rắn lơ lửng UHMWPE Ultra-high-molecular-weight

polyethylene

Khối lượng phân tử cao

USD United States dollar Đô la Mỹ

VASEP Vietnam Association of

Seafood Exporters and Producers

Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam

VLDPE Very low density

polyethylene

PE tỷ trọng rất thấp

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Thiết bị lọc cơ học dạng trống trong hệ thống xử lý nước nuôi tôm 4

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc dạng trống dùng trong ngành thủy sản 6

Hình 1.3 Kết cấu của thiết bị lọc cơ học dạng trống 8

Hình 1.4 Thiết bị lọc cơ học 8

Hình 1.5 Thiết bị lọc cơ học đã chế tạo 8

Hình 1.6 Thiết bị lọc cơ học được lắp đặt tại hiện trường 9

Hình 1.7 Thiết bị lọc cơ học HEX FILTER 12

Hình 1.8 Thiết bị lọc cơ học 5 BMF 10 12

Hình 1.9 Thiết bị lọc cơ học SENECT 13

Hình 1.10 Thiết bị lọc cơ học Aqualitec 14

Hình 1.11 Thiết bị lọc cơ học DYNADRUM 15

Hình 1.12 Thiết bị lọc cơ học Model KC10 của Tropex 16

Hình 1.13 Thanh xịt rửa lưới 19

Hình 1.14 Béc phun bằng vật liệu đồng thau 19

Hình 1.15 Thiết bị lọc cơ học trước cải tiến 20

Hình 1.16 5 vòng đai đỡ lưới lọc lên trống lọc 21

Hình 1.17 Con lăn sử dụng phương án bạc 22

Hình 2.1 Kết quả quan trắc TSS của các ao nuôi tôm siêu thâm canh tại Bạc Liêu 29

Hình 2.2 Kết quả quan trắc TSS của các ao nuôi tôm siêu thâm canh tại Cà Mau 30

Hình 2.3 Hàm lượng TSS trong môi trường nước nuôi tôm với các kích cỡ khác nhau được đo ở những thời điểm khác nhau 31

Hình 2.4 Thức ăn ở giai đoạn 1 32

Hình 2.5 Thức ăn ở giai đoạn 2 32

Hình 2.6 Thức ăn ở giai đoạn 3 32

Hình 2.7 Thức ăn ở giai đoạn 4 33

Hình 2.8 Phân tôm 34

Hình 2.9 Vỏ tôm lột trong giai đoạn gần thu hoạch 34

Hình 2.10 Thực vật phù du dưới đáy ao 35

Hình 2.11 Biofloc trong ao nuôi tôm 36

Hình 2.12 Các chất thải rắn được thu gom từ nước thải trong hệ thống tuần hoàn 36

Hình 2.13 Biểu đồ phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 200 con/kg 41

Hình 2.14 Biểu đồ phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 150 con/kg 42

Hình 2.15 Biểu đồ phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 100 con/kg 43

Hình 2.16 Biểu đồ phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 50 con/kg 44

Hình 2.17 Biểu đồ phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 30 con/kg 45

Hình 3.1 Tôm lột vỏ 47

Hình 3.2 Mô hình lắp đặt bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 51

Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý của bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 53

Hình 3.4 Sơ đồ di chuyển của dòng nước và chất thải rắn trong bể chứa 55

Hình 3.5 Lưới lọc inox được lựa chọn sử dụng 57

Hình 3.6 Bơm bơm ly tâm nước bẩn Ebara DWO được chọn sử dụng 58

Hình 3.7 Thiết kế 3D của bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 60

Hình 3.8 Bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết đã được chế tạo 61

Hình 4.1.Béc phun phẳng của hãng Suzhou Spraying & Fluid Technology Co 67

Hình 4.2.Thông số kỹ thuật béc phun phẳng của hãng Suzhou Spraying &

Fluid Technology Co 67

Hình 4.3 Bố trí 10 béc phun trên thiết bị lọc đang hoạt động 69

Hình 4.4 Thiết bị lọc lắp chìm 70

Hình 4.5 Thiết bị lọc lắp nổi 70

Hình 4.6 Biến tần Mitsubishi FR-CS84-012-60 0.4kW 3 Pha 380V 72

Hình 4.7 Đồng hồ đo áp suất model WIKA EN 837-1 73

Hình 4.8 Kết nối cảm biến mức với máy tính để lấy dữ liệu 74

Hình 4.9 Timer DH48S-2Z chuyên dụng 75

Hình 5.1 Thiết bị lọc cơ học C-30 Pro của hãng Aqua Exclusive với phần khung bao che được làm bằng nhựa PP 86

Hình 5.2 Các bộ phận/cụm chi tiết được chế tạo bằng nhựa POM/PE của thiết bị lọc cơ học HEX Drum Filter của hãng Intergrated Aqua 87

Hình 5.3 Thiết bị lọc cơ học của hãng Harbor Branch 88

Hình 5.4 Thiết bị lọc cơ học của hãng Faivre 88

Hình 5.5 Các bộ phận/ cụm chi tiết của thiết bị lọc cơ học 93

Hình 5.6 Cụm máng cấp nước và hứng chất thải 93

Hình 5.7 Các thông số kích thước của cụm máng cấp 94

Hình 5.8 Khung đỡ máng cấp nước và máng thoát chất thải 94

Hình 5.9 Cụm khung 95

Hình 5.10 Thùng chứa nước 96

Hình 5.11 Bộ khung máy 97

Hình 5.12 Tấm nắp trên 98

Hình 5.13 Tấm bên hông 98

Hình 5.14 Khung nắp 99

Hình 5.15 Tấm chặn mica 99

Hình 5.16 Tấm mica 99

Hình 5.17 Nắp máy 100

Hình 5.18 Cụm béc phun 101

Hình 6.1 Gối đỡ trục trống bị gỉ sét sau một thời gian hoạt động 108

Hình 6.2 Lưới lọc bị gỉ sét (a); bị rách (b) sau một thời gian hoạt động 109

Hình 6.3 Kết cấu trống lọc 110

Hình 6.4 Mặt bích tang trống 1 (a) và mặt bích tang trống 2 (b) 111

Hình 6.5 Ổ lăn đỡ bị mòn không đều 111

Hình 6.6 Quá trình chế tạo và lắp ráp trống lọc trước cải tiến 112

Hình 6.7 Vị trí tiếp xúc của mặt bích tang trống 2 và ổ lăn đỡ 112

Hình 6.8 Quá trình chế tạo và lắp ráp trống lọc sau cải tiến 113

Hình 6.9 Bề mặt mài mòn của 2 ổ lăn đỡ sau 5 tháng hoạt động 113

Hình 6.10 Thiết bị đo độ rung động GM63A của hãng Benetech 114

Hình 6.11 Giá đỡ con lăn 116

Hình 6.12 Kết cấu cụm con lăn đỡ và trục con lăn 116

Hình 6.13 Sơ đồ lắp cụm con lăn đỡ 118

Hình 6.14 Sơ đồ phân tích lực 118

Hình 6.15 Nhập các thông số thiết kế, kích thước, tải trọng và nhiệt độ 119

Hình 6.16 Lựa chọn thể loại chuyển động và vận tốc 120

Hình 6.17 Kết quả tính toán thời gian phục vụ 120

Hình 6.18 Báo cáo của Igus về sản phẩm được chọn 121

Hình 6.19 Lựa chọn loại ổ trục và loại tải trọng 122

Hình 6.20 Lựa chọn loại tải trọng và môi trường 122

Hình 6.21 Kết quả tính toán thời gian phục vụ 122

Hình 6.22 Báo cáo của Igus về sản phẩm được chọn 123

Hình 6.23 Kết cấu đỡ lưới lọc bên trong thiết bị lọc cơ học của hãng SENECT 123

Hình 6.24 Kết cấu đỡ lưới lọc bên trong thiết bị lọc cơ học của hãng Aquatechnobel 124

Hình 6.25 Kết cấu đỡ lưới lọc bên trong thiết bị lọc cơ học của hãng Aqua Forte 124

Hình 6.26 Kết cấu đỡ lưới lọc bên trong và ngoài thiết bị lọc cơ học của hãng Aqua Exclusive 125

Hình 6.27 Kết cấu đỡ lưới lọc bên trong và ngoài thiết bị lọc cơ học của hãng NP innovation 125

Hình 6.28 Kết cấu đỡ lưới lọc bên trong và ngoài thiết bị lọc cơ học của hãng NP innovation 126

Hình 6.29 Kết cấu đỡ lưới lọc bên trong của hãng Aqua FORTE 127

Hình 6.30 Kết cấu khung đỡ lưới bên trong và cố định bằng đai bên ngoài 127 Hình 6.31 Kết cấu đỡ lưới trong và ngoài của hãng Aquatechnobel 128

Hình 6.32 Kết cấu khung đỡ lưới bên trong và ngoài và cố định bằng đai 128

Hình 6.33 Máy đo lực SAUTER FK 1K 130

Hình 6.33 Lưới lọc bằng vật liệu inox 304 131

Hình 7.1 Khung đỡ lưới phía trong khi chưa lắp lưới 135

Hình 7.2 Kết cấu lắp ráp khung đỡ phía trong lưới 136

Hình 7.3 Kết cấu bộ phận dây đai và xiết dây đai inox 136

Hình 7.4 Kết cấu khung đỡ lưới lọc chưa cải tiến trên thiết bị lọc cơ học đang hoạt động 137

Hình 7.5 Dây đai vải polyester được chọn dùng thay thế cho đai inox 139

Hình 7.6 Cơ cấu xiết dây đai mới thay thế cho cơ cấu xiết đai nhờ ốc vít 139

Hình 7.7 Kim định vị sơ bộ lưới 140

Hình 7.8 Kết cấu khung dây đỡ bên ngoài lưới 140

Hình 7.9 Cụm máng cấp thoát có gắn đèn UV 143

Hình 7.10 Bố trí đèn UV nằm phía ngoài trống lọc 144

Hình 7.11 Lắp đặt con lăn đỡ trống lọc trước khi cải tiến 145

Hình 7.12 Lắp đặt con lăn ổ bi đỡ trống độc lập (sau khi cải tiến) 146

Hình 8.1 Vật liệu V Inox 304 làm khung thiết bị 151

Hình 8.2 Bản vẽ 3D khung máy 151

Hình 8.3 Bản vẽ khung máy 152

Hình 8.4 Bản vẽ khung trên 152

Hình 8.5 Đồ gá hàn khung trên 154

Hình 8.6 Bản vẽ đồ gá khung máy 154

Hình 8.7 Đồ gá hàn khung máy 155

Hình 8.8 Bản vẽ thiết kế trống lọc 156

Hình 8.9 Bản vẽ thiết kế thanh dằng bích trống lọc 157

Hình 8.10 Bản vẽ bích trống lọc vành khăn 157

Hình 8.11 Bản vẽ thiết kế bích trống tròn 158

Hình 8.12 Bản vẽ thiết kế đồ gá hàn trống lọc 159

Hình 8.13 Bộ đồ gá hàn trống 160

Hình 8.14 Bản vẽ trống lọc 161

Hình 8.15 Bản vẽ thiết kế gia công tinh trống lọc 162

Hình 8.16 Bộ đồ gá gia công tinh trống lọc 163

Hình 8.17 bản vẽ thiết kế và yêu cầu kỹ thuật của bích vành khăn 164

Hình 8.18 Bản vẽ thiết kế và yêu cầu kỹ thuật của bích tròn 165

Hình 8.19 Bản vẽ đồ gá gia công bích tròn 166

Hình 8.20 Bản vẽ thiết kế đồ gá gia công bích vành khăn 167

Hình 8.21 Bộ đồ gá gia công tinh bích vành khăn 168

Hình 8.22 Bộ đồ gá gia công tinh bích tròn 169

Hình 9.1 Tấm lưới lọc 400 mesh 175

Hình 9.2 Trống lọc 175

Hình 9.3 Mô hình đồ gá lắp ráp trống lọc 176

Hình 9.4 Mô hình đồ gá lắp ráp trống lọc 176

Hình 9.5 Hình trống lọc sau khi chế tạo thiết bị lọc cơ học dạng trống 176

Hình 9.6 Bản vẽ khung thiết bị lọc cơ học dạng trống 177

Hình 9.7 Hình khung thiết bị lọc cơ học dạng trống sau khi chế tạo 178

Hình 9.8 Bản vẽ máng cấp nước của thiết bị lọc cơ học dạng trống 178

Hình 9.9 Bản vẽ máng thoát chất thải của thiết bị lọc cơ học dạng trống 179

Hình 9.10 Bản vẽ thân con lăn đỡ của thiết bị lọc cơ học dạng trống 180

Hình 9.11 Bản vẽ chi tiết bít lăn đỡ của thiết bị lọc cơ học dạng trống 181

Hình 9.12 Bản vẽ chi tiết trục lăn đỡ của thiết bị lọc cơ học dạng trống 181

Hình 9.13 Bản vẽ chi tiết lăn đỡ của thiết bị lọc cơ học dạng trống 182

Hình 9.14 Bản vẽ chi tiết đế động cơ của thiết bị lọc cơ học dạng trống 182

Hình 9.15 Bản vẽ chi tiết tán khóa của thiết bị lọc cơ học dạng trống 184

Hình 9.16 Thiết bị lọc cơ học dạng trống sau khi chế tạo xong 184

Hình 9.17 Con lăn đỡ lắp lên khung 185

Hình 9.18 Trống lọc sau khi lắp lên khung 185

Hình 9.19 Hình cụm truyền động được lăp trên máy 186

Hình 9.20 Hình máng thoát chất thải được lắp vào khung máy 186

Hình 9.21 Hình máng cấp nước được lắp vào khung máy 187

Hình 9.22 Hình cụm xịt rửa được lắp vào khung máy 187

Hình 9.23 Hình cụm tủ điện được lắp vào khung máy 187

Hình 9.24 Hình cụm nắp đậy được lắp vào khung máy 188

Hình 9.25 Sơ đồ lắp đặt nguồn nước rửa lọc 189

Hình 9.26 Nguyên lý lọc trống của thiết bị lọc cơ học CENFILT 195

Hình 9.27 Cấu tạo chung của thiết bị lọc cơ học dạng trống 196

Hình 9.28 Sơ đồ lắp đặt thiết bị lọc cơ học CENFILT 199

Hình 10.1 Mặt bên thiết kế 3D của thiết bị lọc cơ học trước khi cải tiến 203

Hình 10.2 Mặt trước thiết kế 3D của thiết bị lọc cơ học trước khi cải tiến 203

Hình 10.3 Thiết kế của thiết bị lọc cơ học sau khi cải tiến 205

Hình 10.4 Thiết bị lọc cơ học mẫu được chế tạo 205

Hình 10.5 Mặt trước của thiết bị lọc cơ học sau khi hoàn thiện 210

Hình 10.6 Mặt bên trái của thiết bị lọc cơ học sau khi hoàn thiện 211

Hình 10.7 Mặt bên phải của thiết bị lọc cơ học sau khi hoàn thiện 211

Hình 11.1 Sơ đồ mặt bằng bố trí các thành phần hệ thống 214

Hình 11.2 Lưu đồ xử lý nước nuôi tôm tuần hoàn và nước thải 214

Hình 11.3 Thiết kế 3D hệ thống trên phần mềm Autodesk Inventor 216

Hình 11.4 Các thành phần của hệ thống 217

Hình 11.5 Quy trình vận hành hệ thống xử lý nước nuôi tôm 221

Hình 11.6 Quy trình công nghệ và hệ thống thiết bị lọc tiên tiến để xử lý nước cấp, nước nuôi và nước thải trong nuôi tôm nước lợ thâm canh và siêu thâm canh 243

Hình 11.7 Sơ đồ bố trí mặt bằng cơ sở hạ tầng khi áp dụng 248

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Kết quả đo TSS của nước nuôi tôm (đơn vị tính mg/l) 30

Bảng 2.2 Chu kỳ lột xác của tôm 37

Bảng 2.3 Kết quả đo TSS của nước trước và sau khi lọc (mg/l) 39

Bảng 2.4 Phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 200 con/kg 40

Bảng 2.5 Phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 150 con/kg 41

Bảng 2.6 Phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 100 con/kg 42

Bảng 2.7 Phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 50 con/kg 43

Bảng 2.8 Phân tích kết quả thí nghiệm với size tôm 30 con/kg 44

Bảng 2.9 Kích thước các loại lưới sử dụng trong thí nghiệm 46

Bảng 3.1.Chu kỳ lột xác của tôm thẻ chân trắng 47

Bảng 3.2 Đặc điểm của vỏ tôm 48

Bảng 3.3 Đặc điểm của tôm chết 49

Bảng 3.4 Thông số chính của bơm 58

Bảng 3.5 Tổng hợp các thông số thiết kế của bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết 59

Bảng 3.6 Thời gian chạy bơm đáy bể chứa theo tuổi tôm 62

Bảng 4.1 Một số nhà cung cấp béc phun trên thế giới 66

Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm xác định tốc độ trống tối ưu 78

Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp lực và lưu lượng nước rửa lọc tới lưu lượng nước được lọc 80

Bảng 5.1 So sánh hiệu quả về chi phí và khối lượng của các cải tiến sử dụng vật liệu nhựa thay cho vật liệu Inox 304 103

Bảng 6.1 So sánh độ rung động của thiết bị lọc cơ học trước và sau khi

cải tiến giảm độ đảo của trống lọc 115

Bảng 7.1 Thông tin về việc thay thế các bộ phận của thiết bị 134

Bảng 7.2 Cải thiện thời gian thay lưới 141

Bảng 7.3 Cải thiện thời gian tháo lắp đèn UV 144

Bảng 7.4 Cải thiện thời gian tháo lắp con lăn đỡ trống lọc 147

Bảng 9.1 Quy trình hoàn chỉnh thiết kế và chế tạo thiết bị 172

Bảng 9.2 Các bộ phận không được bảo hành 12 tháng 190

Bảng 9.3 Các công việc bảo trì và quy trình bảo trì thiết bị lọc 190

Bảng 9.4 Các phụ tùng dự phòng 193

Bảng 9.5 Danh mục vật tư cần cho việc lắp đặt thiết bị 196

Bảng 10.1 Kết quả thử nghiệm mức độ giảm TSS sau khi lọc 208

Bảng 11.1 Quy trình bảo trì giám sát tình trạng định kì 222 Bảng 11.2 Hệ thống xử lý nước nuôi tôm sử dụng thiết bị lọc cơ học.231

i

TÓM TẮT

Hiện nay, nguồn nước sạch từ sông, biển ngày càng khan hiếm do ô nhiễm từ công nghiệp và nông nghiệp, khiến các mô hình nuôi tôm với phương thức sử dụng nguồn nước từ sông, biển để thay thế cho nước đã

ô nhiễm trong các ao nuôi ngày càng rủi ro Trong tình hình đó, nhu cầu ứng dụng một thiết bị hay hệ thống lọc nước hiệu quả, có khả năng loại

bỏ chất thải rắn trong ao nuôi, nhằm tái sử dụng một phần lượng nước trong ao ngày càng trở nên cần thiết Đồng thời, thiết bị có thể ứng dụng cho xử lý nhanh nguồn nước cấp nhằm tiết kiệm thời gian và diện tích đất đai để làm các ao lắng nước và dùng cho xử lý nước thải nuôi tôm nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường Nhu cầu tách và loại bỏ phần chất thải rắn ra khỏi nước thải để xử lý và tái sử dụng tiết kiệm nguồn nước

và giảm ô nhiễm môi trường trở nên khả thi

Từ nhiều năm nay, trên thế giới đã áp dụng các thiết bị lọc cơ học phục vụ cho xử lý nước nuôi trồng thủy sản nhằm tuần hoàn lại nguồn nước và xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường Tuy nhiên, giá thành các thiết bị này khi nhập khẩu về còn cao, chưa phù hợp với khả năng đầu tư và ứng dụng đối với các hộ nông dân nuôi trồng thủy sản tại Việt Nam

Từ nhu cầu thực tiễn và sự cần thiết để phát triển ngành nuôi trồng thủy sản bền vững, Công ty Cổ phần Khoa học và Công nghệ CENINTEC đã nghiên cứu và phát triển thiết bị lọc cơ học dạng trống phục vụ cho ngành nuôi tôm dựa trên các công nghệ lọc cơ học tiên tiến trên thế giới với mục tiêu cung cấp giải pháp lọc tiên tiến giá rẻ phù hợp với khả năng tài chính của đại đa số các hộ nuôi trồng thủy sản tại Việt Nam Tuy nhiên, trong quá trình thực nghiệm, thiết bị vẫn còn nhiều hạn chế cần cải tiến đểm đảm bảo cho mục tiêu thương mại hóa rộng rãi

ii

Được sự hỗ trợ của Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM, Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ, Công ty Cổ phần Khoa học và Công nghệ CENINTEC đã chủ trì thực hiện dự án “Hoàn thiện thiết kế, công nghệ chế tạo thiết bị lọc cơ học dạng trống sử dụng trong nuôi tôm nước lợ” nhằm nghiên cứu cải tiến, hoàn thiện và bước đầuthương mại thiết bị lọc

cơ học, nội địa hóa công nghệ lọc tiên tiến trên thế giới với giá thành rẻ đến với các trang trại nuôi trồng thủy sản tại Việt Nam

Cho đến nay, dự án đã hoàn thành các nội dung nghiên cứu, đạt được các kết quả theo đăng ký, cụ thể:

Các nội dung đã hoàn thành:

Nội dung 1: Nghiên cứu các đặc tính của nước nuôi tôm cần xử lý Nội dung 2: Nghiên cứu thiết kế bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết trước khi vào thiết bị lọc cơ học

Nội dung 3: Nghiên cứu cải thiện năng suất lọc của thiết bị lọc cơ học

Nội dung 4: Nghiên cứu sử dụng vật liệu nhựa để chế tạo thiết bị Nội dung 5: Nghiên cứu điều chỉnh thiết kế nhằm gia tăng độ tin cậy của thiết bị lọc cơ học

Nội dung 6: Nghiên cứu cải tiến thiết kế nhằm giảm thời gian bảo trì thiết bị lọc cơ học

Nội dung 7: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các đồ gá phục vụ chế tạo và lắp ráp thiết bị lọc cơ học

Nội dung 8: Nghiên cứu quy trình hóa quá trình chế tạo, lắp ráp, kiểm tra và bảo hành, bảo trì thiết bị lọc cơ học

Nội dung 9: Chế tạo một thiết bị lọc cơ học mẫu cải tiến hoàn thiện

- 01 báo cáo nghiên cứu các đặc tính của nước nuôi tôm

- 01 bộ tài liệu thiết kế thiết bị lọc cơ học dạng trống

- 01 bộ tài liệu hướng dẫn vận hành và bảo trì thiết bị lọc cơ học dạng trống

- 01 thiết bị lọc cơ học dạng trống kiểu mẫu

- 40 thiết bị lọc cơ học được chuyển giao cho các trang trại nuôi trồng thủy sản

(2) Sản phẩm đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống cây trồng:

- 01 Hồ sơ đăng ký sáng chế “Thiết bị lọc cơ học dạng trống” được chấp nhận hợp lệ;

- 01 Hồ sơ đăng ký kiểu dáng công nghiệp “Thiết bị lọc nước” được chấp nhận hợp lệ

(3) Ấn phẩm:

- 01 bài báo khoa học được đăng trên tạp chí chuyên ngành;

- 01 bộ brochure giới thiệu thiết bị lọc cơ học;

- 01 video giới thiệu về thiết bị lọc cơ học

iv

Việc triển khai thành công của dự án đãtạo nguồn cung thiết bị giá

rẻ (chỉ bằng 30-80% giá các thiết bị nhập khẩu tương đương), tác động tích cực tới kinh tế, xã hội, môi trường, góp phần nâng cao hiệu quả và

sự phát triển của ngành thủy sản, nâng cao tỷ lệ thành công của vụ nuôi giúp tăng thu nhập cho người nuôi tôm, góp phần xóa đói giảm nghèo, cải thiện đời sống người dân, giúp giảm trực tiếp ô nhiễm môi trường, vấn đề đang rất nóng tại các vùng nuôi tôm trọng điểm của Việt Nam

v

ABSTRACT

Currently, clean water sources from rivers and seas are increasingly scarce due to pollution from industry and agriculture, causing shrimp farming models with the method of using water from rivers and sea to replace polluted water in the past ponds are increasingly risky In that situation, the need to apply an effective device or water purification system, capable of removing solid waste in the pond, in order to reuse part of the water in the pond becomes increasingly necessary At the same time, the device can be applied for quick treatment of water supply

to save time and land area to make settling ponds and for shrimp farming wastewater treatment to minimize environmental pollution The need to separate and remove the solid waste part from the wastewater for treatment and reuse to save water and reduce environmental pollution becomes possible

For many years now, the world has applied mechanical filtration equipment for aquaculture water treatment in order to recirculate water sources and treat wastewater before being discharged into the environment However, the cost of these equipment when imported is still high, not suitable for investment and application capabilities for aquaculture farmers in Vietnam

From practical needs and the need to develop a sustainable aquaculture industry, CENINTEC Science and Technology Joint Stock Company has researched and developed a drum mechanical filter device for the shrimp farming industry based on advanced mechanical filtration technologies in the world with the goal of providing a cheap and advanced filtration solution that is suitable for the financial ability of the vast majority of aquaculture households in Vietnam However, in the

vi

experimental process, the device still has many limitations that need to

be improved to ensure the goal of widespread commercialization

With the support of Ho Chi Minh City Department of Science and Technology, Science and Technology Development Fund, CENINTEC Science and Technology Joint Stock Company has presided over the implementation of the project "Completing design and processing technology" creating a mechanical filter drum for use in brackish water shrimp farming” in order to research, improve, perfect and initially commercialize mechanical filtration equipment, localize advanced filtration technology in the world at low prices to with aquaculture farms

Content 6: Research and design improvement to reduce maintenance time of mechanical filter equipment

- 01 research report on the characteristics of shrimp culture water

- 01 set of design documents for mechanical filter drums

- 01 set of manuals for operation and maintenance of drum mechanical filter equipment

- 01 model drum mechanical filter device

- 40 mechanical filter devices are delivered to aquaculture farms (2) Products registered for protection of industrial property rights and rights to plant varieties:

- 01 application for patent registration “Drum-type mechanical filter device” is accepted as valid;

viii

- 01 application for registration of the industrial design "Water purification equipment" is accepted as valid

(3) Publications:

- 01 scientific article published in a specialized journal;

- 01 set of brochures introducing mechanical filtration equipment;

- 01 introductory video about mechanical filter equipment

The successful implementation of the project has created a supply

of low-cost equipment (only 30-80% of the price of equivalent imported equipment), positively affecting the economy, society and environment, contributing to improving the quality of products and services The efficiency and development of the fishery industry, improving the success rate of the farming crop will help increase income for shrimp farmers, contribute to poverty alleviation, improve people's living standards, and help directly reduce environmental pollution In the market, the problem is very hot in the key shrimp farming areas of Vietnam

Tại TP Hồ Chí Minh, tôm nước lợ là một trong những sản phẩm thuộc nhóm sản phẩm thủy sản chủ lực, theo Quyết định số 4545/QĐ-UBND ngày 15/10/2018 của Ủy Ban Nhân Dân TP Hồ Chí Minh về việc ban hành danh mục sản phẩm chủ lực ngành nông nghiệp thành phố

Hiện nay, các trang trại nuôi tôm thâm canh và siêu thâm canh tại Việt Nam thường áp dụng mô hình sử dụng vi sinh và mô hình Biofloc kết hợp với thay nước để loại bỏ các chất thải hữu cơ phát sinh trong quá trình nuôi nhằm duy trì chất lượng nước trong ngưỡng cho phép Lượng nước cần sử dụng để thay thế vào tháng cuối vụ vào khoảng 50%, thậm chí 100% mỗi ngày Việc thay nước với lượng lớn như vậy kéo theo rủi

ro rất lớn do nguy cơ dịch bệnh hay ô nhiễm từ bên ngoài Hơn nữa, phương thức này đòi hỏi một diện tích đất lớn cho việc xử lý nước và chi phí cho việc xử lý nước cũng rất cao (bao gồm chi phí diệt khuẩn, chi phí

bổ sung khoáng chất, kiềm, nhiệt khi trời lạnh, .) Việc thay thế một lượng lớn nước như vậy còn kéo theo những trở ngại trong việc xử lý nước thải nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Đối với các mô hình nuôi thâm canh và siêu thâm canh lượng chất thải rắn lơ lửng sinh ra trong môi trường nuôi là rất lớn Đồng thời, với các mô hình này, người nuôi cần phải bổ sung một lượng khoáng chất, hóa chất lớn để tạo môi trường phù hợp cho tôm sinh trưởng với mật độ

ô nhiễm trong các ao nuôi ngày càng rủi ro

Trong tình hình đó, nhu cầu sử dụng một thiết bị hay hệ thống lọc nước hiệu quả, có khả năng loại bỏ chất thải rắn trong ao nuôi, nhằm tái

sử dụng một phần lượng nước trong ao ngày càng trở nên cần thiết Các tài liệu về kỹ thuật nuôi trồng thủy sản [0.1], [0.2], [0.3], [0.4], [0.5], [0.6] đều cho thấy thiết bị lọc cơ học dạng trống là phù hợp với nhu cầu này

Thiết bị lọc cơ học dạng trống giúp giữ lại chất thải rắn với mật độ cao so với nước trước khi lọc tạo điều kiện cho việc áp dụng các phương pháp thu gom chất thải rắn để xử lý nhằm giảm ô nhiễm môi trường trở nên khả thi

Một số thiết bị lọc cơ học dạng trống đã được thiết kế, chế tạo và áp dụng thử nghiệm tại:

- Trang trại nuôi tôm thử nghiệm của CENINTEC từ năm 2017 – 2019; Hợp tác xã hữu cơ Điền Phát từ năm 2019;

- Công ty TNHH Nuôi trồng thủy sản Minh Phú – Lộc An từ tháng 5/2019 và đã cho những kết quả đáng khích lệ

Trong quá trình thử nghiệm, một số ý kiến phản hồi từ người sử dụng và từ chuyên gia cho thấy một số điểm cần được nghiên cứu, cải tiến để nâng cao hiệu quả sử dụng trong thực tế sản xuất Đó cũng là lý

do dự án này được đề xuất và được xét duyệt cho triển khai

iii

2 Mục tiêu dự án

- Hoàn thiện thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo – lắp ráp thiết

bị lọc cơ học phù hợp với ngành nuôi tôm nước lợ Việt Nam và đạt các đặc tính kỹ thuật tương đương với các sản phẩm đang được thương mại trên thế giới

- Chế tạo và thử nghiệm 01 thiết bị lọc cơ học được thiết kế cải tiến

và hoàn thiện

- Xây dựng các phương tiện tiếp thị và thực hiện chuyển giao công nghệ bao gồm: 01 hệ thống xử lý nước nuôi tôm để trình diễn, 01 video quảng cáo, 01 bộ brochure để có thể tham gia giới thiệu hiệu quả trong các chương trình xúc tiến thương mại của TP Hồ Chí Minh sau này

- Triển khai sản xuất thử nghiệm và chuyển giao 40 thiết bị lọc cơ học cho các trang trại nuôi trồng thủy sản

3 Tính cấp thiết của dự án

Việc ứng dụng thiết bị lọc cơ học dạng trống để xử lý chất thải, nước thải trong ao nuôi tôm nước lợ là mới, ưu việt hơn nhiều so với phương thức thay nước hiện đang được sử dụng rộng rãi Sau khi lọc nước thải nuôi tôm trên máy lọc cơ học dạng trống, mật độ chất thải được gia tăng đáng kể, tạo tiền đề cho việc cô đặc chất thải rắn để xử lý, nhằm giảm ô nhiễm môi trường

Thiết bị lọc cơ học dạng trống có thể ứng dụng cho các mô hình nuôi tôm thâm canh và siêu thâm canh Thiết bị lọc cơ học dạng trống trong dự án sẽ được nghiên cứu nhằm tối ưu hóa các thông số vận hành phù hợp cho ngành nuôi tôm, nhằm nâng cao năng suất lọc (thể hiện bằng lưu lượng lọc trong một đơn vị thời gian), tiết kiệm chi phí vận

Na Uy (vào năm 2016)

Vào năm 2018, đơn vị chủ trì đã triển khai ứng dụng thiết bị lọc cơ học dạng trống cho Hợp tác xã thủy sản hữu cơ Điền Phát tại Cần Giờ và đầu năm 2019 triển khai đưa vào sử dụng 10 thiết bị lọc cho Công ty TNHH Nuôi trồng thủy sản Minh Phú – Lộc An

Qua một số ý kiến phản hồi từ người sử dụng và từ chuyên gia cho thấy một số điểm cần được nghiên cứu, cải tiến để nâng cao hiệu quả sử dụng trong thực tế sản xuất

Từ một số ý kiến phản hồi của người sử dụng và qua giám sát quá trình vận hành, các chuyên gia CENINTEC nhận thấy cần có một số nghiên cứu, cải tiến để để nâng cao hiệu quả sử dụng

4 Phạm vi nghiên cứu

Dự án tập trung nghiên cứu các nội dung thực hiện trong phạm vi như sau:

- Nghiên cứu đặc tính của môi trường nước nuôi tôm nước lợ

- Nghiên cứu hoàn thiện và cải tiến thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo, lắp ráp, kiểm tra và bảo trì thiết bị lọc cơ học dạng trống ứng dụng trong nuôi tôm nước lợ

- Xây dựng và thử nghiệm hệ thống xử lý nước nuôi tôm ứng dụng thiết bị lọc cơ học

v

- Thương mại hóa thiết bị lọc cơ học dạng trống

5 Ý nghĩa khoa học của dự án

Dự án được triển khai thành công sẽ làm nền tảng cho việc nắm bắt các công nghệ mới, làm chủ công nghệ trong nước, từng bước nội địa hóa thiết bị lọc cơ học; nâng cao trình độ chuyên môn, khả năng phát triển sản phẩm, trình độ khoa học và công nghệ của những người làm công tác nghiên cứu

6 Ý nghĩa thực tiễn của dự án

Việc ứng dụng thành công thiết bị lọc cơ học dạng trống vào sản xuất còn giúp ngành nuôi tôm thay đổi phương thức sản xuất từ cách hiện đang làm là xả chất thải, nước thải ra môi trường thành cách thu gom, tái sử dụng chất thải để giảm ô nhiễm môi trường

Việc giảm ô nhiễm môi trường sẽ khiến giảm dịch bệnh, tăng tính bền vững cho ngành nuôi tôm Phát triển bền vững sẽ mang lại hiệu quả kinh tế rất lớn cho ngành này, trong dài hạn Thiết bị là một thành phần quan trọng của hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn với mật độ rất cao (siêu thâm canh), giúp tiết kiệm đất và nước (là những tài nguyên hữu hạn của Việt Nam), gia tăng sản lượng, đáp ứng nhu cầu xuất khẩu và nâng cao đời sống của nông dân, nông thôn

Ngoài ra, công nghệ giúp tiến một bước quan trọng dẫn đến công nghệ tái chế chất thải thành tiền Ví dụ: chế biến thành phân vi sinh, nuôi trùn quế, nuôi ruồi lính đen, … Việc triển khai thành công của dự án sẽ tạo nguồn cung thiết bị giá rẻ (chỉ bằng 30 – 80% giá các thiết bị tương

tự của nước ngoài), phù hợp cho ngành nuôi tôm nước lợ Chi phí đầu tư thấp sẽ là một cú hích đáng kể trong việc đẩy mạnh ứng dụng công nghệ tiên tiến vào sản xuất của ngành này

vi

7 Tổng quan tình hình nghiên cứu

Tài liệu [0.7] giới thiệu một giải pháp phổ biến cho việc loại bỏ chất rắn lơ lửng là bộ lọc trống màng vi mô, đưa ra một phương án lựa chọn thiết bị lọc cho các ứng dụng cụ thể, giúp xác định giải pháp lọc tối ưu

về chi phí và hiệu quả lọc, mô tả hoạt động của thiết bị lọc trống, tiến hành thử nghiệm tại một cơ sở nuôi cá hồi nước ngọt trên ao đất truyền thống ở Ireland

Tài liệu [0.8] trình bày lọc cơ học của nước đầu ra từ bể cá đã được chứng minh là giải pháp thực tế duy nhất để loại bỏ các chất thải hữu cơ Ngày nay hầu như tất cả các trang trại cá lọc nước tuần hoàn đều dùng thiết bị lọc cơ học 40 - 100 micron

Tài liệu [0.9] trình bày tác hại của của chất rắn lơ lửng, từ đó cho thấy nhanh chóng loại bỏ chất rắn là quá trình quan trọng Nghiên cứu so sánh tỉ lệ loại bỏ chất rắn của bể nuôi sử dụng thiết bị lọc trống so với dùng một bể lắng

Tài liệu [0.10] trình bày các hệ thống lọc được sử dụng trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS), giới thiệu các phương án lọc

cơ học bằng sàng, lọc rây tĩnh, lọc bằng sàng quay, lọc xuyên tâm với sàng xoay, lọc có sàng rung, lọc bằng vật liệu dạng hạt

Bài báo [0.11] trình bày hai thiết bị lọc trống công nghiệp được lắp đặt trong hệ thống tuần hoàn nuôi cá rô phi tại El‒Nenaeia, sử dụng lưới kim loại kích thước 100 µm

Hiện nay, ứng dụng thiết bị lọc cơ học dạng trống vào ngành nuôi tôm còn hạn chế Trại CADET của Trung tâm ứng dụng nông nghiệp công nghệ cao tỉnh Bến Tre là nơi đầu tiên tiếp nhận công nghệ này từ

Na Uy (từ 2016) Vào năm 2018, CENINTEC đã triển khai ứng dụng

vii

thiết bị lọc cơ học dạng trống cho Hợp tác xã thủy sản hữu cơ Điền Phát tại Cần Giờ và đầu năm 2019 triển khai đưa vào sử dụng 10 thiết bị lọc cho Công ty TNHH Nuôi trồng thủy sản Minh Phú – Lộc An Trong thời gian tới, với sự phát triển của ngành nuôi tôm, thị trường của thiết bị này

có thể được mở rộng nhanh chóng

8 Nội dung thực hiện

Những nội dung thực hiện chính của dự án, bao gồm:

- Nghiên cứu các đặc tính của nước nuôi tôm cần xử lý

- Nghiên cứu thiết kế bộ phận loại bỏ vỏ tôm và tôm chết trước khi vào thiết bị lọc cơ học

- Nghiên cứu cải thiện năng suất lọc của thiết bị lọc cơ học

- Nghiên cứu sử dụng vật liệu nhựa để chế tạo thiết bị

- Nghiên cứu điều chỉnh thiết kế nhằm gia tăng độ tin cậy của thiết

- Chế tạo một thiết bị lọc cơ học mẫu cải tiến hoàn thiện

- Xây dựng và thử nghiệm hệ thống xử lý nước nuôi tôm ứng dụng thiết bị lọc cơ học

- Thương mại hóa 40 thiết bị lọc cơ học

viii

9 Xuất xứ dự án

Thiết bị lọc cơ học là sản phẩm khoa học công nghệ của Công ty Cổ phần Khoa học và Công nghệ CENINTEC theo Giấy chứng nhận doanh nghiệp khoa học và công nghệ số 69/ĐK-DNKHCN của Sở Khoa học và Công nghệ TP Hồ Chí Minh

Qua quá trình đưa một số thiết bị lọc cơ học vào vận hành thử nghiệm, tổ chức chủ trì nhận thấy còn một số điểm cần cải tiến và từ đó

đề xuất thực hiện dự án này

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Sự cần thiết thực hiện dự án

1.1.1 Cơ hội phát triển ngành nuôi tôm nước lợ

Nghề nuôi tôm nước lợ phát triển khá mạnh ở Việt Nam trong hai thập kỷ qua kể cả về diện tích và sản lượng nuôi, đóng góp một phần không nhỏ trong việc phát triển kinh tế của đất nước, tạo công ăn việc làm, tăng thêm thu nhập cho các nông hộ ở vùng nông thôn Theo Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam (VASEP), đến năm 2018, diện tích nuôi tôm nước lợ đạt 745.000 ha (trong đó diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng là 475.000 ha) với sản lượng 800.000 tấn (tăng 10,5% so với năm 2017) [1.1] Việt Nam hiện nay là một trong 5 quốc gia đứng đầu trên thế giới về sản lượng tôm nuôi và tổng sản lượng tôm nuôi của

5 quốc gia này chiếm 80 % tổng sản lượng tôm nuôi trên toàn thế giới Giá trị xuất khẩu từ mặt hàng tôm của nước ta năm 2018 đạt 3,55 tỷ USD (trong năm 2019, dự kiến tăng trưởng và đạt trên 4,2 tỷ USD, chiếm hơn 40% giá trị xuất khẩu thủy sản) [1.2]

Theo mục tiêu của Kế hoạch hành động quốc gia phát triển ngành tôm Việt Nam đến năm 2025 (Ban hành theo Quyết định số 79/QĐ-TTg của Thủ Tướng), ngành tôm sẽ đạt giá trị xuất khẩu 10 tỷ USD vào năm

2025 Để đạt được mục tiêu trên, Chính phủ và Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành một số văn bản pháp quy để phát triển ngành tôm:

- Quyết định số 787/QĐ-TTg của Thủ Tướng: Tôm nước lợ là sản phẩm quốc gia;

2

- Quyết định số 50/2018/QĐ-TTg của Thủ Tướng xác định đối tượng thủy sản nuôi chủ lực gồm tôm sú, tôm thẻ chân trắng và cá tra;

- Quyết định số 3475/BNN-QĐ-TCTS của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phê duyệt Đề án tổng thể phát triển ngành công nghiệp tôm nước lợ Việt Nam đến năm 2030

Tại TP Hồ Chí Minh, tôm nước lợ là một trong những sản phẩm thuộc nhóm sản phẩm thủy sản chủ lực, theo Quyết định số 4545/QĐ-UBND ngày 15/10/2018 của Ủy Ban Nhân Dân TP Hồ Chí Minh về việc ban hành danh mục sản phẩm chủ lực ngành nông nghiệp thành phố

Đồng thời, tôm thẻ chân trắng vẫn chiếm vị trí chủ đạo trong cơ cấu các sản phẩm tôm xuất khẩu của Việt Nam, chiếm 68,7 %, khoảng 360.000 tấn, với tốc độ tăng trưởng bình quân 11,22 %/năm [1.3] do tôm thẻ chân trắng là loài tôm có thể nuôi siêu thâm canh với mật độ rất cao

1.1.2 Nhu cầu sử dụng thiết bị lọc cơ học dạng trống

Để đáp ứng nhu cầu xuất khẩu 10 tỷ USD tôm vào năm 2020, Việt Nam chỉ có con đường gia tăng mật độ nuôi với các mô hình nuôi thâm canh và siêu thâm canh, do diện tích đất không đủ để nuôi với các mô hình nuôi quảng canh, quảng canh cải tiến

Với các mô hình nuôi thâm canh và siêu thâm canh lượng chất thải rắn lơ lửng sinh ra trong môi trường nuôi là rất lớn Đồng thời, người nuôi cần phải bổ sung một lượng khoáng chất, hóa chất lớn để tạo môi trường phù hợp cho tôm sinh trưởng với mật độ cao Nếu thay nước để loại bỏ chất thải thì chi phí phát sinh sẽ rất cao

3

Hiện nay, nguồn nước sạch từ sông, biển ngày càng khan hiếm do ô nhiễm từ công nghiệp và nông nghiệp, khiến các mô hình nuôi tôm với phương thức sử dụng nguồn nước từ sông, biển để thay thế cho nước đã

ô nhiễm trong các ao nuôi ngày càng rủi ro

Trong tình hình đó, nhu cầu ứng dụng một thiết bị hay hệ thống lọc nước hiệu quả, có khả năng loại bỏ chất thải rắn trong ao nuôi, nhằm tái

sử dụng một phần lượng nước trong ao ngày càng trở nên cần thiết

Thiết bị lọc cơ học dạng trống (thiết bị lọc hoặc thiết bị lọc cơ học) giúp gom tụ chất thải rắn lại với mật độ rất cao so với nước trước khi lọc, khiến việc áp dụng các phương tiện cô đặc chất thải rắn để xử lý nhằm giảm ô nhiễm môi trường trở nên khả thi

Do chất thải rắn trong môi trường nuôi tôm có kích thước khá nhỏ (khoảng 50% có kích thước dưới 37 µm) nên sử dụng một thiết bị lọc cơ học chưa thể loại bỏ chất thải rắn hữu hiệu Theo một số tài liệu giáo khoa, để cải thiện hơn nữa chất lượng nước sau khi lọc, thiết bị này còn

có thể được tích hợp trong một hệ thống lọc, bao gồm thiết bị lọc cơ học

và các thiết bị lọc cơ học hoạt động theo nguyên lý khác dùng để lọc tinh Đồng thời, để chuyển đổi NH4 và Nitrite thành Nitrat ít độc hơn, các bể lọc sinh học hiếu khí cũng có thể được áp dụng

Thiết bị lọc cơ học được khuyến cáo dùng cho hệ thống xử lý nước nuôi tôm nước lợ siêu thâm canh như được trình bày trên hình 1.1