HỆ THỐNG TUẦN HOÀN ppsx

Trong quá tŕnh làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau đó nước thải đã được làm sạch được thu gom xả vào lắng 2.. Nước vào lắng 2 cóthể kéo theo các mảnh vỡ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

KHOA THỦY SẢN

HỆ THỐNG TUẦN

HOÀN (RECIRCULATION

SYSTEM)

Sinh viên: Nguyễn Minh Hiếu

Trần Thị Kim Anh Trương Thị Thúy Hằng Trần Văn Đạt

Lê Trúc Ly

Lê Nguyễn Xuân Thảo

LỚP: DH08NT

- Hiện nay, hệ thống tuần hoàn nước được xem là công nghệ nuôi trồng thuỷ sản tiêntiến Nó phù hợp ở những nơi khó khăn về đất và nước, những nơi có chất lượngnước kém hay nhiệt độ ngoài vùng tối ưu của loài thuỷ sản hoặc đặc biệt khi cầnkiểm soát dạng thải tác động đến nguồn tài nguyên nước Những nơi nuôi thâm canhcần hệ thống tuần hoàn hơn so với hệ thống mở như ao, hồ.

II Mục đích:

Mục đích xây dựng hệ thống tuần hoàn:

- Để thay thế một nguồn nước bị hạn chế để tăng sản lượng cá

- Để kiểm soát nhiệt độ nước và tiết kiệm năng lượng

- Để cải thiện điều khiển hậu cần của việc sản xuất độc lập với điều kiện của địaphương - Để cải thiện và tối ưu hoá tốc độ tăng trưởng, chất lượng cá và hiệu quảsản xuất tổng thể

- Cho phép xử lý nước bị ô nhiễm trong một vùng khép kín và giúp nâng cao kiểmsoát xả thải, qua đó làm giảm tác động môi trường của hệ thống

III Ưu – khuyết điểm của hệ thống thủy sản tuần hoàn nước:

 Với mục tiêu sản xuất đáp ứng yêu cầu phát triển, hệ thống thuỷ sản tuần hoànnước có những ưu điểm:

- Các khía cạnh về môi trường sản xuất được kiểm soát, tức là kiểm soát được chỉtiêu chất lượng nước phù hợp với sự phát triển các loài thuỷ sản

- Sử dụng tiết kiệm tài nguyên nước

- Tác động đến môi trường bên ngoài được giảm thiểu thông qua việc tái sử dụng

và xử lý nước

- Có thể sản xuất quanh năm

- Có thể sản xuất những loài bên ngoài điều kiện sống tự nhiên của nó

 Bên cạnh đó, hệ thống thuỷ sản tuần hoàn nước cũng có những nhược điểm như:

- Chi phí đầu tư cao

- Tốn kém chi phí vận hành và duy trì hoạt động cũng như đòi hỏi công nhân sảnxuất phải được đào tạo

IV Phân loại:

Có ba phương pháp lọc chính là lọc cơ học, lọc sinh học và lọc hóa học.

IV.1 Lọc sinh học:

phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màngsinh học, oxi hoá các chất bẩn hữu cơ có trong nước Các màng sinh học, là tập thểcác vi sinh vật (chủ yếu là các vi khuẩn) hiếu khí, kị khí và kị khí tuỳ ý Các vi sinhvật hiếu khí tập trung ở phần lớn ngoài của màng sinh học Ở đây chúng phát triển

và gắn với giá mang là các vật liệu lọc (được gọi là sinh trưởng gắn kết hay sinhtrưởng dính bám)

Trong quá tŕnh làm việc, các vật liệu lọc tiếp xúc với nước chảy từ trên xuống, sau

đó nước thải đã được làm sạch được thu gom xả vào lắng 2 Nước vào lắng 2 cóthể kéo theo các mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc ra khi lọc sinh học làm việc.Trong thực tế, một phần nước đã qua lắng 2 quay trở lại làm nước pha loãng chocác loại nước thải đậm đặc trước khi vào bể lọc và giữ nhiệt cho màng sinh họclàm việc

sạch Nước tuần hoàn

Hình 5 Sơ đồ lọc sinh học trong hệ thống xử lý nước thải

Chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước thải bị oxy hoá bởi quần thể vi sinh vật ở màng

sinh học Màng này thường dày khoảng 0,1 – 0,4 mm Các chất hữu cơ trước hết bị

phân huỷ bởi vi sinh vật hiếu khí Sau khi thấm sâu vào màng, nước hết oxy hoà tan sẽ chuyển sang phân huỷ bởi vi sinh vật kị khí Khi các chất hữu cơ có trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào và khả năng kết dính cũng giảm, dần dần bị vỡ cuốn theo nước lọc Hiện tượng nàygọi là "tróc màng" Sau đó lớp màng mới lại xuất hiện

Lắng 1(lắng sơcấp)

Bể lọcsinh học

Lắng 2 (lắngthứ cấp

Người ta phân biệt bể lọc sinh học (Biophin) như sau:

1 Theo mức độ xử lý: Biophin xử lý hoàn toàn và không hoàn toàn Biophin caotải có thể xử lư hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, còn Biophin nhỏ giọt dùng để

xử lý hoàn toàn

2 Theo biện pháp làm thoáng, Biophin làm thoáng tự nhiên và Biophin làm

thoáng nhân tạo Trong trường hợp làm thoáng nhân tạo thì bể Biophin thường

là aerophin

3 Theo chế độ làm việc: Biophin làm việc liên tục và Biophin làm việc gián đoạn

có tuần hoàn và không tuần hoàn Nếu nồng độ nhiễm bẩn của nước thải lên bểBiophin không cao lắm và khối lượng đủ để có thể tự làm sạch thì việc tuần

hoàn là không cần thiết Trong trường hợp ngược lại thì tuỳ theo nồng độ của

nước thải mà nên hoặc bắt buộc phải tuần hoàn

4 Theo sơ đồ công nghệ: Bể Biophin một bậc hay 2 bậc Bể Biophin 2 bậc thườngđược áp dụng khi điều kiện khí hậu không thuận lợi, khi không có điều kiện

tăng chiều cao công tác của bể và khi cần nâng cao hiệu suất xử lý

5 Theo khả năng chuyển tải: Biophin cao tải và Biophin nhỏ giọt (Biophin thôngthường)

6 Theo đặc điểm cấu tạo vật liệu lọc: Biophin chất liệu khối và Biophin chất liệubản

*Biophin chất liệu khối có thể phân biệt:

- Biophin nhỏ giọt có kích thước vật liệu lọc 40 – 60 mm, chiều cao công tác 1 – 2m

- Biophin có chiều cao lớn (tháp lọc) có kích thước vật liệu lọc 60 – 80 mm, chiềucao công tác 8 – 16 m

*Biophin chất liệu bản có thể phân biệt:

- Biophin với chất liệu lọc dạng rắn: vòng ống hay những cấu tạo khác Vật liệu

có thể là sành, chất dẻo hay kim loại Tùy thuộc vào vật liệu mà khối lượng lấytrong khoảng 100 – 600 kg/m3, độ rỗng 90 – 97%, chiều cao làm việc 1- 6 m

- Biophin với vật liệu rắn ở dạng đan lưới hay khối đặc được phép từ các tấm haycác bản phẳng Các khối đặc có thể làm bằng chất dẻo và cũng có thể làfibroximăng Khối lượng chất dẻo 40 – 100 kg/m3, độ rỗng 90 – 97%, chiều cao 2– 16 m Khối lượng fibroximăng 200 – 250 kg/m3, độ rỗng 80 – 90%, chiều caolàm việc 2 – 6 m

- Biophin vật liệu mềm và rulô (cuộn) làm từ lưới thép, màng chất dẻo hay vảitổng hợp được cố định trên khung hay dưới dạng cuộn Khối lượng 5 – 60 kg/m3,

độ rỗng 94 – 99%, chiều cao cấp phối 3 – 8 m

Đối với Biophin chất liệu bản cũng cần phải kể đến loại đĩa quay sinh học, là bểchứa đầy nước và có đáy h́nh lơm Dọc theo bờ ở chỗ cao hơn mực nước một ít cóđặt trục gắn các đĩa bằng chất dẻo, ximăng amiăng hay kim loại với đường kính 0,3– 0,6 m, khoảng cách giữa các đĩa 10 – 20 mm, tốc độ quay của trục đĩa 1 – 40v/ph

Biophin chất liệu mềm và rulô thường chỉ sử dụng khi lưu lượng nước thải đến10.000 m3/ngày đêm, c ̣n Biophin chất liệu rắn ở dạng khối q < 50.000m3/ngàyđêm, đĩa quay sinh học q < 500 m3/ngày đêm

Sử dụng các hóa chất để lọc Loại lọc này có thể ổn định thành phần hóa học trong

bể cá của bạn Những chất bẩn hóa học thường hòa tan vào nước nên lọc cơ họckhông thể loại bỏ chúng, nhưng lọc hóa học làm được điều này Loại lọc hóa họcphổ biển nhất là lọc dùng carbon Nó có những tấm carbon giữ lại những hóa chấtbẩn trong những lỗ nhỏ li ti Loại lọc này có thể loại bỏ đồng, ozone, chlorine,kháng sinh, một vài protein và đường hòa tan, iodine, thủy ngân, coban, sắt, xanhmethylen, malachite green, thuốc nhuộm hữu cơ, thuốc có gốc sulfa và nhiềunguyên tố cũng như hợp chất khác Và khi bạn muốn sử dụng hóa chất để điều trị

bể cá bạn phải loại bỏ lọc hóa học ra Than bùn dùng để làm giảm pH và độ cứngcủa nước nhưng làm nước bị đen đi

V Cấu tạo:

V.1 Lọc cơ học:

Bộ lọc cơ học có tác dụng ngăn giữ cặn bẩn rắn là thức ăn thừa, chất thải của cá, lácây, rễ cây hay các cặn bẩn khác sinh ra trong quá trình vận hành của bể cỏ và hệthống lọc

về mặt nguyên lý, bộ lọc cơ học lại có thể phân ra làm 2 loại:

1 Bắt giữ cặn bẩn tại chỗ dòng nước chảy chảy qua bộ lọc

2 Tách cặn bẩn ra khỏi dòng nước chảy qua bộ lọc

Với loại 1, cặn bẩn sẽ bị giữ lại ở chính nơi nước xối vào, dần dần cặn bẩn sẽ bịđánh tan ra thành các mảnh nhỏ hơn, tan vào nước và 1 phần trôi qua được phầnlọc này Với loại 2, cặn bẩn sẽ được tách ra khỏi dòng nước, nơi nước xối vào bộlọc sẽ không có hoặc có rất ít cặn bẩn, do vậy cặn bẩn không bị đánh tan ra, khôngphân huỷ trong nước và không trôi theo dòng nước vào các ngăn lọc tiếp theo

V.2 Lọc hóa học:

Nhằm tìm ra phương pháp xử lý nước thải trong nuôi trồng thủy sản phù hợp với điều kiện nuôi ở An Giang, góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường và việc lây lan dịch bệnh, tháng 3/2008, Trung tâm Khuyến ngư và Giống thủy sản

An Giang (TTKN&GTS) phối hợp với Công ty TNHH Sản xuất – Thương mại - Dịch vụ Hoài Nam - Hoài Bắc (TP Hồ Chí Minh) đã xây dựng mô hình thực nghiệm xử lý nước thải trong ao ương cá tra giống bằng phương pháp Purolite tốc độ cao tại trại Giống Thủy sản Bình Thạnh, huyện Châu Thành.

Phương pháp Purolite tốc độ cao

Đây là phương pháp xử lý cao phân tử, các chất ô nhiễm lơ lửng hay hoà tan trongnước sau khi được xử lý bằng các hóa chất sẽ lắng xuống đáy và sẽ được loại rangoài, phần nước trong sẽ được tái sử dụng trở lại Nước tái sử dụng đạt tiêu chuẩnloại A - TCVN 5945 : 2005

Với mô hình này, nước thải ở ao ương được tuần hoàn trở lại ao trong suốt vụương

So với các phương pháp xử lý nước thải đang được khuyến cáo sử dụng hiện naynhư xử lý liên tục và dạng mẻ, xử lý bằng bèo tai tượng và bèo tai chuột, xử lýbằng chế phẩm SEMSR, xử lý bằng chế phẩm EM kết hợp PAC, thì phương pháp

xử lý Purolite tốc độ cao có ưu điểm là chỉ cần diện tích nhỏ (5% diện tích aoương) và thời gian xử lý không kéo dài, không xả thải ra môi trường.

Thử nghiệm được thực hiện như sau: 2 ao ương được chọn (1 ao đối chứng và 1 aonghiệm thức) với diện tích khoảng 2.000m2/ao, sâu 1,5m Thời gian thử nghiệmbằng với thời gian của 1 vòng quay ương cá giống là 2 tháng Định kỳ mỗi lần thaynước sẽ cho xử lý nước thải Nước trước và sau xử lý sẽ được thu mẫu để kiểm tra

so sánh các yếu tố môi trường (BOD5, COD, DO, NH3, pH, H2S, SS, Coliform), có

so sánh với tiêu chuẩn VN 5945:2005 và TCVN 6774:20 (tiêu chuẩn cho chấtlượng nước ngọt bảo vệ đời sống thủy sinh)

- Hệ thống xử lý xây dựng và vận hành đơn giản

- Chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn nuôi trồng thủy sản (tiêu chuẩn TCVN

6774 : 20)

- Xử lý bệnh nhanh hồi phục, tỷ lệ hao hụt trong quá trình ương không đáng kể (sovới ao đối chứng và các ao ương khác của trại)

- Cá tăng trưởng tốt trong môi trường sạch sau xử lý

- Giá thành sản xuất đạt yêu cầu kỹ thuật (ao nghiệm thức, 260đồng/con cá 1,5cm,

ao đối chứng 280 đồng/con cá 1,5cm)

* Nhược điểm cần điều chỉnh để hoàn thiện hơn:

- Không giảm được tần suất xuất hiện bệnh trong quá trình ương

- Không diệt được ký sinh trùng trong ao nuôi

- Chỉ tiêu BOD vượt quá giới hạn cho phép của nước thải loại A

V.3 Lọc sinh học:

V.3.1 Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí (Aerobic methods)

Tác nhân tham gia vào hệ thống xử lý này bao gồm các vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm vàmột số vi sinh bậc thấp Các dụng cụ thường là bể thông khí sinh học (Aeroten)hoặc các bể lọc sinh học

H́nh 2 Hệ thống xử lý bằng phương pháp hiếu khí [17]

Quá tŕnh xử lý diễn ra như sau :

- Bùn hoạt tính (vi sinh vật ở trạng thái huyền phù) có trong nước thải từ các đầmnuôi tôm được đưa vào hệ thống xử lý

- Tiến hành sục khí làm cho nước được bão hòa ôxy và bùn hoạt tính ở trạng thái

lơ lửng Có thể áp dụng các thiết bị sục khí như :

- Đĩa lọc sinh học: gồm một loạt các đĩa tròn lắp trên cùng một trục cách nhau mộtkhoảng nhỏ Khi trục quay, một phần đĩa ngập trong hồ/bể chứa nước thải, phần c ̣nlại tiếp xúc với không khí Các vi khuẩn bám trên đĩa lọc phân huỷ các chất hữu cơ

có trong nước thải

- Ưu điểm của hệ thống: thời gian xử lý diễn ra nhanh hơn, các chất ô nhiễm đượcphân hủy triệt để, có thể xử lý được một khối lượng lớn nước thải với nồng độ chất

ô nhiễm cao, không cần sử dụng nhiều diện tích đất, kiểm soát vấn đề mùi mộtcách dễ dàng

Tuy nhiên, chi phí xây dựng, lắp đặt thiết bị cao

Theo nghiên cứu của Thomson (2002) về hệ thống lọc sinh học, ông tiến hành thínghiệm kiểm tra hiệu quả xử lý amonium từ ao nuôi tôm Ông sử dụng 2 bể : bểkhông có màng lọc sinh học và bể có màng lọc sinh học Kết quả thí nghiệm cho

thấy hiệu quả xử lý amonium và photphat trong bể có màng lọc sinh học là khảquan, màng sinh học còn được làm thức ăn cho tôm nuôi trong bể.

V.3.2 Hệ thống xử lý bằng phương pháp kỵ khí (Anaerobic methods)

Phương pháp này sử dụng các vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất ô nhiễm hữu cơ

Hệ thống này không thích hợp cho xử lý ô nhiễm môi trường trong nuôi trồng thuỷsản do chi phí xây dựng cao Tuy nhiên hệ thống này lại có ưu điểm là có thể giảiphóng Nitơ, giảm gây ô nhiễm NO3-(nitrat) cho nước mặt và nước ngầm

H́ình 3.2 Các bước xảy ra trong suốt quá trình xử lý sinh học yếm khí

V.3.3 Lọc sinh học có lớp vật liệu không ngập trong nước (Lọc nhỏ giọt).

Lọc sinh học là một trong những quá trình sinh trưởng dính bám,

có ưu điểm so với quá trình bùn hoạt tính lơ lửng và hồ sinh học, trong đó vi sinh vật dính bám và sinh trưởng trên các vật liệu lọc.[17]

Lọc nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước Các vật

liệu lọc có độ rỗng và diện tích mặt tiếp xúc trong một đơn vị thể tích là lớn nhất trong điều kiện có thể Nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe

hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệu và được làm sạch do vi sinh vật của màng phân huỷ hiếu khí và kỵ khí các chất hữu cơ có trong nước Các chất hữu cơ phân huỷ hiếu khí sinh ra CO2 và nước, phân huỷ kị khí sinh ra CH4

và CO4 làm tróc màng ra khỏi vật mang, bị nước cuốn theo Hiện tượng này được lặp đi lặp lai nhiều lần Kết quả là BOD của nước thải bị vi sinh vật sử dụng làm chất dinh dưỡng và bị phân huỷ kị khí cũng như hiếu khí: nước thải được làm sạch

Nước thải trước khi đưa vào xử lý ở lọc phun (nhỏ giọt) cần phải qua xử lý sơ bộ để tránh tắc nghẽn các khe trong vật liệu Nước sau khi xử lý ở lọc sinh học thường chứa nhiều chất lơ lửng do các mảnh vỡ của màng sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vào lắng 2 và lưu ở đây thời gian thích hợp để lắng cặn Trong trường hợp này, khác với nước ra ở bể aeroten: nước ra khỏi bể lọc sinh học thường ít bùn cặn hơn ra từ bể aeroten Nồng độ bùn cặn ở đây thường nhỏ hơn 5000 mg/l, không xảy ra hiện tượng lắng hạn chế Tải trọng bề mặt của lắng 2 sau lọc phun vào khoảng 16 – 25m3/m2.ngày.

Cấu tạo lọc sinh học nhỏ giọt:

Cấu tạo lọc sinh học nhỏ giọt

kích thước hạt, cục vật liệu nhỏ sẽ làm độ hở giữa các cục vật liệu gây tắc nghẽn cục bộ, nếu kích thước quá lớn thì diện tích tiếp xúc bị giảm nhiều dẫn đến giảm hiệu xuất xử lý Bể với vật liệu đágiăm thường có dạng hình tròn Nước thải được phân phối trên bề mặt lớp vật liệu lọc nhờ một hệ thống giàn quay phun nước thành tia hoặc nhỏ giọt.

Các thanh gỗ, đặc biệt là gỗ đỏ ở Mĩ, và các tấm chất dẻo (plastic)lượn sóng hoặc

gấp nếp được gấp thành những khối bó chặt được gọi là mô đun vật liệu Các mô đun này được xếp trên các giá đỡ, khối lượng toàn bộ của vật liệu giảm đi nhiều và làm cho chiều cao lọc có tăng đáng kể (tới 9 – 16 m)

Những thập niên gần đây, do kĩ thuật chất dẻo có nhiều tiến bộ, nhựa PVC (polyvinylclorit), PP (polypropilen) được làm thành các tấm lượn sóng, gấp nếp, dạng cầu khe hở, dạng vành hoa

(plasdek), dạng vách ngăn có đặc điểm là rất nhẹ

Phần lớn các vật liệu lọc có trên thị trường đáp ứng được các yêu cầu:

- Diện tích riêng lớn, thay đổi từ 80 – 220 m2/m3

- Chỉ số chân không cao để tránh lắng đọng (thường cao hơn

90%)

- Nhẹ, có thể sử dụng ở độ cao lớn (từ 4 – 10 m hoặc cao hơn)

- Có độ bền cơ học đủ lớn Khi làm việc, vật liệu dính màng sinh học và ngậm

nước nặng tới 300 – 350 kg/m3 Để tính toán, giá đỡ thường lấy giá trị an toàn

500 kg/m3

- Quán tính sinh học cao

- Ổn định hoá học

Hình 9 Vật liệu dẻo dời xếp đều đặn

Hình 10 Vật liệu lọc bằng các vòng kim loại

Hình 11 Vật liệu dẻo xếp cho bể lọc nhỏ giọt

(inch)

Khối lượng/đơn vị thể tích (Ib/ft3)

Diện tích bề mặt, (ft2/ft3)

Độ thông thoáng (%)

- bề mặt riêng cao

Quả cầu chất dẻo1 – 3,5 3 – 6 38 – 85 90 - 95

Bảng 4 Tính chất vật lý của một số vật liệu dùng cho lọc nhỏ giọt

- Thông khí ở bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học làm việc trong điều kiện thoáng khí Ngoài việc cấp oxy cho vi

sinh vật ở màng sinh học hoạt động, thoáng khí còn có tác dụng loại ra khỏi lọc các

khí tạo thành do quá trình phân huỷ các chất hữu cơ có trong nước, như CO2 và có

cả CH4, H2S

Thông khí ở đây có thể bằng cách tự nhiên hay nhân tạo Thông khí thự nhiên là do

sự chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài bể lọc Nếu nhiệt độ của nước thải lớn hơn

nhiệt độ của không khí thì không khí sẽ đi từ cửa thông khí ở thành phía dưới gần

đáy bể, qua lớp vật liệu lọc đi lên Ngược lại, nếu nhiệt độ của nước thải thấp hơn

nhiệt độ của không khí thì không khí sẽ xâm nhập qua lớp vật liệu lọc theo nước

thải xuống đáy bể

Trường hợp nhiệt độ của nước thải và không khí bằng nhau thì bể lọc không thông

khí Trường hợp này khắc phục bằng thông khí nhân tạo

Trong thông khí nhân tạo, người ta dùng quạt gió thổi vào các khoảng trống ở đáy

bể và không khí từ đó đi lên qua các khe hở của lớp vật liệu

Lượng không khí cần thiết cho lọc sinh học tính theo công thức:

BOD20(g/m3.day)

W =

21

Wkk: lượng không khí cần thiết (m3/m3 nước thải day (ngày))

21 : tỉ lệ % của oxy trong không khí

Qua thực tế xác định được lượng oxy sử dụng trong lọc sinh học và trong các công

trình sinh học thường không quá 7 – 8% lượng oxy cung cấp

Khi nhiệt độ 60C, quá trình oxy hoá chất hữu cơ trong nước thải không xảy ra

VI Khảo sát các hệ thống xử lý nước:

VI.1 Hệ thống xử lý nước tại cở sở cá cảnh Long Trường (Q.9):