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

Được sự đồng ý của Khoa cơ khí, Bộ môn Chế Tạo máy tôi đã thực hiện đề tài: “Thiết kế chế tạo thiết bị tách - lọc chất thải rắn dùng trong nuôi tôm thâm canh thấp chiều” Đề tài được th

LỜI NÓI ĐẦU

uôi tôm hiện nay đang là ngành nghề có tốc độ phát triển nhanh bởi đây là nghề sinh lợi lớn, đồng vốn đầu tư vào nhanh chóng đem lại hiệu quả kinh tế

và đang trở thành ngành kinh tế mũi nhọn của nhiều nước trên thế giới nói chung

và Việt Nam nói riêng Nuôi tôm thâm canh hay còn gọi là nuôi tôm theo hình thức

công nghiệp đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng và đem lại lợi nhuận cao cho người nuôi tôm

Việt Nam có 3260 km bờ biển, 12 đầm phá và các eo vịnh, 112 cửa sông lạch, hàng ngành đảo lớn nhỏ ven biển.Với 1.700.000 ha mặt nước, Việt Nam đã và đang phát triển nghề nuôi trồng thủy sản đặc biệt là nuôi tôm rất mạnh Trong nội địa, hệ thống sông ngòi kênh rạch chằng chịt và các hồ chứa thủy lợi, thủy điện đã tạo cho nước ta một tiềm năng lớn về nuôi trồng thủy sản theo hướng công nghiệp

Để ổn định và phát triển nghề nuôi trồng, nuôi tôm thương phẩm ngoài việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật nuôi ti tiện tiến thì việc nghiên cứu các biện pháp thu h ồI ch ất th ải trong nước nuôi cũng rất quan trọng

Được sự đồng ý của Khoa cơ khí, Bộ môn Chế Tạo máy tôi đã thực hiện đề

tài: “Thiết kế chế tạo thiết bị tách - lọc chất thải rắn dùng trong nuôi tôm thâm canh thấp chiều”

Đề tài được thực hiện với các mục tiêu:

Trên cơ sở tìm hiểu các biện pháp tách lọc chất thải rắn trong ao nuôi tôm quảng canh cải tiến tới bán thâm canh và thâm canh hiện hành

Ý nghĩa của đề tài là mang đến cho nghề nuôi trồng thủy sản, nghề nuôi tôm thiết bị kỹ thuật mới về sử lý chất thải rắn trong công nghệ nuôi phù hợp thực tế hiện nay Cùng với các phương pháp điều chỉnh môi trường khác giúp nghề nuôi tôm hạn chế rủi do thiệt hại do môi trường nuôi đem lại

Đề tài được thực hiện với nội dung sau:

1.Tồng quan về nuôi tôm thâm canh thấp chiều 2.Thiết kế kỹ thuật thiết bị tách- lọc chất thải rắn dùng trong nuôi tôm thâm canh thấp chiều

N

3.Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo

4.Khảo nghiệm và hoàn chỉnh;kết luận và đề xuất

Tuy đã cố gắng song do trình độ bản thân và thời gian thực hiện đề tài có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong ý kiến đóng góp ý kiến và chỉ bảo của quý Thầy và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn

Nha trang, ngày 15 tháng 11 năm 2005 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Phước

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm sự quan tâm giúp đỡ trong suốt thời gian thực tập, nghiên cứu để hoàn thành đề tài tốt nghiệp của Ban giám hiệu trường đại học Thủy sản, Ban chủ nhiệm khoa cơ khí, Phòng khoa học - Công nghệ, Bộ môn Chế Tạo máy, Bộ môn Nuôi trồng Thủy sản, Xưởng cơ khí, Trung tâm Nghiên cứu vật liệu

và Chế tạo Tàu cá, Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật nuôi trồng Thủy sản trường Đại Học Thủy Sản

-Xin chân thành cảm ơn các Quý Thầy bộ môn chế tạo máy, tập thể kỹ sư công nhân Xưởng cơ khí, tập thể kỹ sư công nhân Trung tâm Nghiên cứu vật liệu và Chế tạo Tàu cá, tập thể kỹ sư công nhân Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật nuôi trồng Thủy sản trường Đại Học Thủy Sản đã tạo điều kiện thuận lợi cho bản thân trong quá trình thực hiện đề tài

-Xin chân thành cảm ơn Qúy thầy Phó Giáo sư - Tiến sĩ Phạm Hùng Thắng

đã trực tiếp định hướng và tận tình chỉ dẫn tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp này

Xin chân thành cảm ơn !

Chương I: TỔNG QUAN VỀ NUÔI TÔM THÂM CANH THẤP CHIỀU

I.1 Tổng quan về nuôi tôm thâm canh thấp chiều

¨ Khái niệm về nuôi tôm thâm canh

Nuôi tôm thâm canh là hình thức nuôi mà con người hoàn toàn chủ động về

số lượng và chất lượng giống, cung cấp thức ăn đầy đủ phù hợp với nhu cầu chất dinh dưỡng cho từng giai đoạn phát triển của tôm Thức ăn đòi hỏi có hàm lượng protein cao và có chất kích thích sinh trưởng, lột vỏ Chủ động điều hoà các điều kiện môi trường trong ao nuôi, có các biện pháp phòng ngừa và trị bệnh, ngăn ngừa các yếu tố có hại đến tôm

Ao nuôi tôm thâm canh là một hệ sinh thái nhân tạo, hình thức nuôi này đòi hỏi đầu tư xây dựng cơ bản, cần nhiều điện năng, các thiết bị đảm bảo dưỡng khí, thay nước, kiểm tra môi trường ao nuôi, … phải chủ động hoàn toàn Mật độ tôm nuôi thâm canh thường lớn hơn 15¸30 con /m2, năng suất đạt 5 ¸ 10 tấn / ha / năm

I.1.1 Tình hình nuôi tôm thâm canh thấp chiều Thế Giới.[1]

Nghề nuôi tôm trên Thế Giới không ngừng tăng,đến nay có 62 nước nuôi

tôm và tập chung hai khu vực chính là các bước Châu Á (Đông Bán Cầu ) chiếm 72% và các quốc gia Châu Mỹ La Tinh (Tây Bán Cầu ) chiếm 28% tổng sản lượng nuôi tôm thế giới [1]67

Trong những năm gần đây nghề nuôi tôm trên thế giới, đặc biệt là các nước Châu Á phát triển rất mạnh và đạt trình độ kỹ thuật cao Thái Lan, Đài Loan, Trung Quốc là những nước nổi tiếng về công nghệ này.Từ hình thức nuôi theo lối

cổ truyền với năng suất vài trăm kg/ha/năm họ đã đưa năng suất lên đến khoảng

10¸15 tấn/ha/năm trong hình thức nuôi tôm thâm canh, thậm chí lên tới trên 30 tấn/ha/năm với mô hình nuôi tôm thâm canh trong ao hay bể ximăng ở Nhật Bản [2] [3]

Năm 1998 tổng sản lượng tôm nuôi trên thế giới đạt 737.200 tấn so với năm

1997 tăng 12%(660.200 tấn)

Bảng 1.Sản lượng tôm trên thế giới, năm 1991-2004, nguồn [67] [74]

Năm 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2004 Sản

lượng (nghìn tấn)

690 729 609 733 712 693 660.2 737.2 746 865 930

Ở các nước Đông Bán Cầu, từ năm 1993 đến năm 2004 Thái Lan, Trung Quốc vươn lên dẫn đầu thế giới về nuôi tôm đạt khoảng 270.000 đến 300.000 tấn nhờ nuôi tôm he chân trắng [7]

Ở các nước Tây Bán Cầu, loài tôm he trắng (Litopenaeu vannamei) chiếm tới 80% sản lượng

Như vậy do nhu cầu thị trường của mặt hàng thuỷ sản trên thế giới ngày càng cao về số lượng, chất lượng, do vậy mà với hình thức nuôi quảng canh, quảng canh cải tiến, bán thâm canh không đáp ứng được nhu cầu Cùng với lợi nhuận mang lại mà nghề nuôi tôm đã được cải tiến chuyển thành nuôi tôm công nghiệp Hình thức này nhanh chóng được áp dụng ở nhiều nước có nền kỹ thuật tiên tiến như : Nhật Bản, Thái Lan, Trung Quốc, Australia, đã đem lại lợi nhuận lớn cho nền kinh tế

I.1 2.Tình hình nuôi tôm thâm canh thấp chiều Việt Nam [2]

Khi nghề sản xuất giống được hình thành và sản xuất ổn định thì nuôi chuyên tôm mới thực sự phát triển và Việt Nam dần dần trở thành một trong những quốc gia có sản lượng cao trong khu vực và trên thế giới với diện tích nuôi cả nước đạt 300.000 ha và sản lượng đạt 180.000 tấn vào năm 2004 [73]

Khắp đất nước ta từ những vùng đồng bằng ven biển miền Bắc đến tận cực Nam đồng bằng nam bộ là vùng đất mũi Cà Mau đều có phong trào nuôi tôm rầm rộ.Việc chủ động sản xuất giống nhân tạo là một trong những tiền đề cơ bản sự phát triển nuôi tôm thâm canh ở nước ta Mở rộng diện tích nuôi tôm, từng bước chuyển dần lên nuôi thâm canh đạt năng suất cao

Nuôi tôm thâm canh đã và đanh phát triển tai Việt Nam, diện tích nuôi tôm đạt 20.000 – 25.000 ha chiếm 8 – 9% diện tích nuôi tôm của cả nước (276.000ha).Đặc biệt nuôi tôm thâm canh được áp dụng mạnh tại Nam Trung Bộ

Dự vào vị trí địa lý ta chia thành ba khu vục nuôi tôm như sau:

+ Miền Bắc : Trước năm 1975 diện tích nuôi tôm mới đạt 15.000 ha, nhưng thời gian gần đây do việc vận chuyển thành công tôm giống ở các tỉnh phía Nam gia

và việc thực hiên thành công mô hình nuôi tôm thâm canh của Viện Nghiên cứu hải sản đã góp phần đưa nghề nuôi tôm đạt năng suất cao

+ Miền Nam : Năm 1999 hình thức nuôi tôm thâm canh được thử nghiệm tại một số tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long và Bình Đại – Bến Tre trên diện tích 0.2 ha đạt năng suất bình quân 9 tấn /ha/vụ.[68]

Năm 2002 các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long tiếp tục chuyển mạnh cơ cấu kinh tế, nhiều loại hình thức nuôi ra đời được áp dụng nhất là nuôi tôm theo hình thức thâm canh, các tỉnh có sản lượng nuôi tôm cao là : Cà Mau 70.000 tấn, Bạc Liêu 32.000 tấn, Sóc Trăng 18.000 tấn

+ Vùng Duyên Hải Miền Trung : Khu vực Duyên Hải miền Trung, đặc biệt

là các tỉnh Nam Trung Bộ là một trong những tỉnh có nghề nuôi tôm phát triển sớm nhất, là nơi đi đầu trong lĩnh vực phát triển và cải tiến các quy trình công nghệ nuôi tôm trong tất cả các lĩnh vực sản suất,nhất là tỉnh Khánh Hoà với sự hỗ trợ khoa học kỹ thuật của các cơ quan khoa học (Trường Đại Học Thuỷ Sản Nha Trang, Viên Hải Dương Học,Trung Tâm Nghiên cứu Thuỷ Sản III )

Hình thức nuôi tôm công nghiệp ở Ninh Hoà Nha Trang, Cam Ranh theo công nghệ CP đã đạt năng suất trên 5 tấn / ha/ vụ Năm 1997 mô hình nuôi tôm công nghiệp của Thái Lan đã được thử nghiệm thành công tại Ninh Thuận,Bình Thuận đêm lại năng suất cao cho nghề nuôi tôm

Như vậy có thể kết luận rằng nghề nuôi tôm không phải là một nghề đơn giản,với các hình thức nuôi tôm như quảng canh, quảng canh cải tiến, bán thâm canh với mật độ nuôi và điều kiện môi trường nuôi không được kiểm soát đã mang lại rất nhiều rủi do cho người nuôi Do vậy mà hình thức nuôi thâm canh (nuôi công nghiệp ) đã và đang được áp dụng trong nhiều vùng với những điều kiện khoa

Ngoài những hình thức nuôi ở nước ta cũng như nhiều nước Đông Nam Á còn nuôi tôm kết hợp với trồng rừng, với làm muối

I 2 Chất thải rắn của công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều

I 2 1 Nguồn gốc chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp thiều.[3]

Chất thải rắn bao gồm : chất thải rắn (vô cơ ) và chất thải mềm (hữu cơ) gọi

là chất thải rắn

Công nghệ nuôi tôm thâm canh muốn đạt hiệu quả cao đòi hỏi sự hiểu biết

về mối quan hệ giữa tôm và môi trường sống của nó.Các yếu tố này bao gồm oxy,độ kiềm, pH, các chất dinh dưỡng hòa tan và chất thải Mặc dù không thường xuyên bơi lội nhưng hầu như lúc nào chúng cũng tìm kiếm thức ăn dưới đáy ao do vậy mà chất thải rắn và việc sử lý chất thải rắn tốt cho ta môi trường nuôi tốt và giảm khả năng mắc bệnh ở tôm cho năng suất nuôi tôm cao.Với hình thức nuôi thâm canh thì việc sừ lý chất thải lại càng được thường xuyên hơn

Nguồn gốc chất thải rắn trong nuôi tôm thâm canh thấp chiều bao gồm các nguồn gốc sau đây :

1 Thức ăn thừa

Hiện nay việc cung cấp thức ăn cho tôm chỉ tính toán định lượng chưa kiểm soát được thừa hay thiếu.Theo kết quả nghiên cứu của cố GS.TS Nguyễn Trọng Nho thì lượng thức ăn dư thừa có trong chất thải lắng tụ trong ao nuôi tôm có thể chiếm đến

30 – 40% lượng chất thải trong ao[10] Do chúng có hàm lượng dinh dưỡng cao nên gây ô nhiễm mạnh và rất nhanh Với công nghệ nuôi tôm hiện tại hàng ngày tôm ăn

4 lần với tổng khối lương thức ăn tương đương 1,5% khối lượng tôm nuôi dự kiến

Do việc rải thức ăn trong một lần cho ăn không kiểm soát được và khoảng cách cho

ăn khá xa (5 –6 giờ) nên lượng thức ăn cho ăn lần đầu dư thừa và số thức ăn thừa

đó tan rã phân huỷ gây ô nhiễm nước ao nuôi (các loại thức ăn thông dụng hiện nay thường bị phân huỷ sau 2 –2.5 giờ ngâm trong nước ).Các chuyên gia nuôi tôm đã nhận thấy vấn đề nghiêm trọng trên và đề nghị cho ăn nhiều lần (10-12 lần/ngày) với lượng thức ăn trong một lần ít hơn Việc cho tôm ăn ở Đông Nam Á nói chung

và Việt Nam nói riêng việc cho tôm ăn vẫn dùng rải vãi thủ công nên tốn rất nhiều công sức lao động bởi vậy vấn đè trên đến nay vẫn chưa được giải quyết Nếu cho tôm ăn bán tự động và tự động thì vấn đề trên dược giải quyết với hiệu quả cao

Hình 1:Sơ đồ các nguồn chất thải lắng tụ

Hiện nay đã có những thiết bị cung cấp thức ăn tự động cho tôm nhưng tại Việt Nam chưa được áp dụng rộng rãi Do vậy vấn đề thức ăn thừa và giải quyết chúng đang được quan tâm của nhiều cá nhân và tổ chức nghiên cứu

2 Phân tôm, xác tôm lột, xác động vật phù du

Đây là một trong những thành phần góp phần không nhỏ đến sự ô nhiễm môi trường, màu của nước trong ao nuôi tôm Thành phần này được phát sinh tự nhiên trong quá trình sinh trưởng và phát triển của tôm, môi trường nước Chúng tồn tại dưới dạng đặc – huyền phù ít tan trong nước và thường kết với nhau thành mảng bị tơi ra khi khuấy trộn mạnh rồi lại kết lại có trọng lượng riêng lớn hơn nước.Do nuôi tôm theo hình thức công nghiệp do vậy tôm được cho ăn nhiều lần trong ngày

và do đó phân chúng thải ra nhiều và sự tăng trưởng cũng mạnh hơn, phân đó là nguồn thức ăn rồi dào cho đọng vật phù du và theo logic phát triển đó tạo thành chất thải trong ao nuôi tôm Hai nguồn gốc cơ bản hình thành chất thải rắn trên nếu

Chất thải rắn lắng tụ

Phân tôm

Thức ăn dư thừa

Xác tôm lột Xác động vật phù du

không được thu gom và sử lý sẽ tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển gây bệnh cho tôm

3 Dung dịch hữu cơ [4]

Một trong những nguồn thức ăn rồi dào của các vi khuẩn gây bệnh trực tiếp cho tôm, gây ảnh hưởng trực tiếp đến màu của nước nuôi Vấn đề dung dịch hữu cơ trong ao nuôi tôm đã được nghiên cứu và theo kết quả nghiên cứu của PGS TS Bùi Lai [19] đây là thành phần chất thải hữu cơ hoà tan vào nước nuôi trong quá trình nuôi Chúng khó tách khỏi môi trường nước nuôi nhưng chúng lại dễ bị phân huỷ dưới tác dụng của các chất phân huỷ sinh học (EM) Nếu ta sử dụng các chất sinh học sử lý làm ổn định môi trường của các nước tiên tiến thì dung dịch hữu cơ trên sẽ bị khống chế và cải thiện được môi trường ao nuôi Vấn trên đã được giải quyết tại Trung Tâm Nuôi Trồng Trường Đại Học Thuỷ Sản Nha Trang

Ngoài những thành phần chủ yếu trên, chất thải trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều trên còn có các nguồn gốc khác như:

· Nguồn nước cấp nuôi chứa nhiều chất lơ lửng

· Đất ao bị sói mòn do sự chuyển động của nước

· Các chất bón cải thiện môi trường ao nuôi như : Vôi, phân bón,

· Chất thải được hình thành qua trao đổi nước

I 2 2 Chất độc hại sinh ra từ sự phân huỷ chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều

Chất thải trong công nghệ nuôi tôm thâm canh sinh ra hai sản phẩm chính có tính độc cao đối với nuôi tôm là NH3 và H2S

Khí NH3 sinh ra do sự bài tiết của tôm và sự phân huỷ chất đạm có trong thức ăn thừa và các nguồn khác ở điều kiện hiếu khí (có oxy) và yếm khí (không có oxy) Khí H2S chỉ sinh ra từ các chất hữu cơ lắng tụ khi phân huỷ trong điều kiện yếm khí Những lớp đất yếm khí có chất hữu cơ thường có màu đen đặc thù do sự hiện diện của các hợp chất sắt khử Nếu H2S hiện diện trong ao ở mật độ cao, ta có thể nhận ra bằng đặc điểm có mùi trứng thối đặc chưng của H2S Khi nồng đọ H2S cao đủ dể phát hiện bằng mùi thối thì có lẽ chúng đã vượt trên mức gây độc cho tôm

Tính độc của NH3 và H2S tuỳ thuộc vào nồng độ của chúng, độ pH và các thông số khác NH3 trở nên độc hại hơn khi pH cao còn H2S độc hại hơn khi pH thấp

Mặt khác các chất hữu cơ sinh ra từ sự phân huỷ của phân tôm, thức ăn và sinh vật chết, lại là nguồn thức ăn cho vi khuẩn và nguyên sinh động vật gây hại trực tiếp cho tôm Cho nên sự tích tụ của các chất thải trên ảnh hưởng trực tiếp đến tôm nuôi

Nếu các chất thải hình thành với tốc độ cao hơn tốc độ phân huỷ sẽ dẫn đến hiện tượng điều kiện ao nuôi không thích hợp Trong chu kỳ sản xuất, chất thải có thể loại bỏ bằng cách thay nước, và dùng phương pháp bơm chất thải rắn ra ngoài

ao nuôi

Như vậy ta có thể kết luận rằng sự hiện diện của chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều là hầu như gây hai cho môi trường nuôi tôm Chúng sinh ra khí độc, làm nguồn nuôi vi khuẩn làm giảm nồng độ oxy gây bệnh trực tiếp cho tôm.[1]]

Do vậy muốn nuôi tôm công nghiệp đạt hiệu quả cao thì vấn đề thu gom tách – lọc chất thải rắn trong công nghệ nuôi là vô cùng quan trọng là một trong những nhân tố quyết định năng suất

I 2 3 Các tính chất cơ học cơ bản của chất thải rắn và huyền phù

1 Tính chất cơ học cơ bản của chất thải rắn [5]

Như đã nghiên cứu ở trên thì vấn đề tách lọc thải chất thải trong công nghệ nuôi tôm thâm canh là quan trọng Như vậy để có biện pháp tách lọc chất thải hữu hiệu nhất thì ta quan tâm đến tính chất của chúng để có cơ sở tìm ra phương pháp tách lọc

Mỗi hạt chất thải rắn không hoà tan trong nước và có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước Khi lắng hạt sẽ chịu tác dụng của hai lực : Trọng lượng bản thân P và lực cản tổng cộng xuất hiện khi hạt chuyển động dưới tác dụng của trọng lực P.Mối quan hệ giữa hai lực đó sẽ quyết định tốc độ lắng hay độ lớn thủy của hạt

Trọng lượng P của hạt phụ thuộc vào khối lượng riêng, kích thước hạt Lực cản P phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, tốc độ của hạt và độ nhớt của nước

Tốc độ lắng của mỗi hạt riêng biệt có thể coi là như nhau (theo nguyên lý stock) trong suốt thời gian lắng bởi vì gia tốc rơi tự do cân bằng với lực cản môi trường khi đó tốc độ lắng của mỗi hạt riêng biệt trong nước ở trạng thái tĩnh có thể xác định

từ điều kiện cân bằng của các lực tác dụng đối với hạt

Trong nước thải, hỗn hợp không hoà tan gồm tổ hợp nhiều thành phần nhỏ khác nhau về số lượng, hình dáng, và trọng lượng riêng Trong quá trình lắng các phần tử nhỏ sẽ liên kết với nhau làm thay đổi hình dáng, kích thước và trọng lượng riêng của chúng.Quy luật lắng của hỗn hợp các hạt kết lại khác nhau đối với các hạt hình cầu riêng rẽ và đồng nhất Ngoài ra quá trình lắng được thực hiện không phải trong điều kiện nước tĩnh mà nước luôn chuyển động

Như vậy tốc độ lắng thực tế của các hạt cặn bé hơn tốc độ U0 (xác định trong phòng thí nghiệm ) và bằng U0- W (W – tốc độ thành phần đứng rối,phụ thuộc vào thuộc vào chiều sâu và tốc độ nước chảy)

Giáo sư Jukov A.L đưa ra phương trình xác định thành phần đứng rối trông các bể lắng khi tốc độ tính toán <20 mm/s như sau :

W=kV Trong đó :

k=const

n=f(v)

Hiện tại, người ta vẫn chưa biểu thị được tất cả các yếu tố ảnh hưởng về hóa

lý và thủy lực của quá trình lắng bằng một phương trình toán học Do đó quá trình lắng động học chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm

Để đặc trưng cho quá trình lắng thường được biều thị bằng biểu đồ quan hệ giữa số lượng cặn và tốc độ lắng, giữa hiệu suất và thời gian lắng ( hình 1 )

Từ đồ thị(hình1a ) thấy rõ sự biến thiên của đường cong tại thời điểm 1,5 – 2 giờ chuyển dần sang đường thẳng song song với trục hoành, nó biểu thị bước hoàn thành của quá trình Thời điểm này, tất cả những hỗn hợp chất không hòa tan có khả năng lắng đều đã lắng đầy đủ, còn lại các chất lơ lửng có trọng lượng riêng gần bằng trọng lượng riêng của nước Những hạt này lắng bằng phương pháp thông thường sẽ không cho hiệu quả vì phải kéo dài thời gian lắng Nói rằng cặn lắng 100% tức là nói đến số lượng chất không hòa tan chịu lắng trong thời gian 2 giờ Giới hạn này gần như phù hợp với mọi loại nước thải

Thời gian lắng cần thiết xác định theo công thức :

Tốc độ lắng phụ thuộc vào số lượng và khả năng kết tụ của các hạt chất thải Hàm lượng chất thải càng cao thì tốc độ lắng càng lớn ( hình 1)

Độ lớn thủy lực của các hạt cặn xác định theo công thức sau :

Uo =

(k H h) W

t

H k

n /

- 1000

Trong đó :

a: hệ số, tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ, tới độ nhớt của nước thải, có

thể xác định theo bảng 2

t : Thời gian nước lưu trong ống nghiệm với lớp nước h và hiệu suất lắng

cho trước, xác định bằng thực nghiệm

n : Hệ số thực nghiệm, phụ thuộc vào tính chất của cặn

W : Tốc độ rối thành phần đứng, lấy theo bảng 3

H : Chiều sâu công tác của bể

k : Hệ số, lấy căn cứ vào loại bể lắng và kết cấu của thiết bị phân phối và thu nước

U0 : tốc độ lắng của hạt cặn lơ lửng ( độ lớn thủy lực ), mm/s

Hình 1.Đồ thị quan hệ lượng cặn lắng với tốc độ lắng và thời gian lắng

Bảng 2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ nhớt của nước thải Nhiệt độ

trung bình của nước thải, 0C

Trong ống đặt thẳng đứng các hạt chất thải lắng trên toàn bộ tiết diện ống, còn trong ống nghiêng thì quá trình lắng xảy ra theo dọc ống Vì vậy, lắng nghiêng

sẽ nhanh hơn vì chất thải sẽ trượt dọc thành dồn xuống dưới và nước trong được

dâng lên trên Quá trình lắng được lặp lại liên tục nên thời gian lắng nhanh hơn

2 Vận tốc lắng của khối hạt chất thải

Khi các chất thải hữu cơ và các chất lơ lửng nhập vào nhau tạo thành khối hạt

và gọi là huyền phù, nồng độ huyền phù tăng thì sự lắng của các hạt không còn tự

do nữa mà còn có sự cản trở lẫn nhau và gọi là sự lắng của khối hạt Khi đó khối hạt

sẽ cùng nhau lắng mà không phụ thuộc vào kích thước hạt có đồng đều hay không Trong trường hợp này thì quá trình lắng cũng có thể được biểu thị qua phương trình dòng động lượng:

( ) Div( w w) Div(vgrad w) gradp

Vận tốc lắng của khối hạt không phụ thuộc vào hình dạng hạt và bằng:

Trong đó bề mặt riêng f và hệ số cấp g phụ thuộc vào nồng độ huyền phù

Theo Riemann và Menschel, nếu khối hạt gồm toàn dạng cầu thì

2

2

1 33 , 8

e

e m

Và ( )

4 2

4 2

1

06 , 0 1

300

.

e

e e

m

e r r

-= -

Phương trình (5.80) và (5.81) chỉ ra rằng, vận tốc lắng sẽ ổn định khi không có sự

thay đổi kết cấu hạt (độ xốp ε kích, thước hạt tương đương, bề mặt riêng )

3 Những thông số đặc trưng của huyền phù:

Các thông số đặc trưng của huyền phù bao gồm:

-r h khối lượng riêng của huyền phù ( kg/m3; kg/l)

-Nồng độ của huyền phù, là lượng rắn tính theo kilôgam trong một lít huyền phù, kg/l

-Quan hệ giữa lượng hạt rắn với khối lượng nước trong, là lượng hạt rắn tính

theo gam trong 1 lít nước trong, g/l (nồng độ tương đối của hạt rắn trong huyền phù )

Nồng độ huyền phù tính theo khối lượng riêng của hạt rắn và của nước trong theo quan hệ:

l r

l r

l

r r

l

r r

I.3 Phương pháp xử lý chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm

canh thấp chiều hiện hành

I.3.1 Phương pháp xử lý chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh

thấp chiều hiện hành

1 Năm định hướng cải thiên chất lượng nước và ô nhiễm trong môi

trường nuôi tôm.[6]

a) Nghiên cứu và sử dụng hợp lý các chất sinh học hiện có để tăng cường phân hủy các chất thải hữu cơ, chất thải do tôm sinh ra cải thiện môi trường ao nuôi tôm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường vùng nuôi

b) Nghiên cứu và sử dụng hợp lý máy,thiết bị cho tôm ăn tự động và bán tự động nhằm giảm thiểu lượng thức ăn thừa trong ao và ô nhiễm môi trường ( giảm nguồn ô nhiễm a )

c) Nghiên cứu sử dụng hợp lý các phương tiện kỹ thuật hiện có ( máy đảo nước – sục khí, thu gom,…) để tạo dòng chảy hợp lý trên đáy ao nhằm gom chất thải trong ao, thoát khí độc đáy ao, kích thích tôm sinh trưởng và tăng hiệu quả sử dụng các chất sinh học cải thiện môi trường ao nuôi Với các biện pháp kỹ thuật tiên tiến này các chất sinh học cải thiện môi trường ao nuôi sẽ được hòa trộn đều và phun trực tiếp vào tầng nước đáy ao – nơi tôm sinh trưởng phát triển – để tăng hiệu kinh tế Cách tiếp cận mới chưa được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam

d) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng thiết bị tách chất thải hữu cơ của

ao nuôi tôm để cải thiện môi trường ao nuôi, tận thu chất thải hữu cơ này để chế biến phân vi sinh.Đồng thời nhằm giảm thiểu chất dinh dưỡng thải ra môi trường vùng nuôi tôm ( giảm nguồn ô nhiễm a,b)

e) Nghiên cứu quản lý và cải thiện chất lượng nước nuôi tôm thông qua sử dụng hợp lý thiết bị lọc nước nuôi tôm tuần hoàn ( giảm nguồn ô nhiễm b,c )

Việc áp dụng đồng thời 05 định hướng trên sẽ giải quyết hiệu quả vấn đề ô nhiễm môi trường nước nuôi, góp phần cải thiện chất lượng nước nuôi và giảm thiểu triệt để lượng chất dinh dưỡng thừa thải ra môi trường vùng nuôi

Các định hướng trên sẽ được triển khai theo phương châm các thiết bị kỹ thuật cơ khí để tăng hiệu quả quá trình nuôi, phù hợp với chiến lược công nghiệp ngành nuôi trồng Thủy sản Ngoài ra các giải pháp đề xuất sẽ được phát triển hướng đến mô hình nuôi tôm công nghiệp hiện đại – bền vững và góp phần công nghiệp hóa ngành thủy sản theo định hướng chiến lược của ngành

2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn :[7]

a) Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp xử lý cơ học là tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Lọc theo nguyên lý ly tâm hoặc hướng tâm

Những công trình xử lý cơ học gồm :

-Bể lắng : Nhằm tách các chất thải vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn so với trọng lượng riêng của nước thải như phân tôm, vỏ tôm, thức ăn dư thừa của tôm …

ra khỏi nước

-Bể lọc nhằm tách các chất lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải

đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc

Ngoài hai dạng cơ bản trên còn dùng các biện pháp thủ công như : -Phương pháp dọn tẩy khô : ở một vài vùng đôi khi khó phơi đáy ao trong mùa mưa nên chỉ dòn tẩy ao một lần trong năm Những vùng khác lại không phơi được đáy ao dù bất cứ lúc nào Cho dù có thể phơi ao nhanh chóng đi nữa thì cách làm này rất tốn thời gian Sau khi phơi khô, lớp chất thải có thể dọn bỏ bằng tay hoặc bằng máy

-Phương pháp dọn tẩy ướt : dùng bơm áp lực mạnh để rửa trôi chất thải và đôi khi áp dụng ngay cả lúc đáy ao không thể phơi khô được

Phương pháp sử lý cơ học có thể loại phần lớn các hợp chất không hòa tan trong nước và giảm chỉ số BOD

Để tăng hiệu suất sử lý cơ học có thể dùng nhiều biện pháp như làm thoáng

sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả sử lý đạt tới 75% theo hàm lượng chất

lơ lửng và 40-50 % theo BOD

Một số công trình xử lý cơ học điển hình như: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong đó có ngăn phân hủy là những công trình vừa lắng vừa phân hủy

Xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý sơ bộ cho quá trình xử lý tiếp theo

b) Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp hóa – lý :

Phương pháp xử lý hóa-lý là đưa các hoá chất vào nước nuôi tạo phản ứng gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học, tạo thành chất thải dưới dạng khác hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại và gây ô nhiễm nước nuôi

Các phương pháp hóa - lý thường được ứng dụng để xử lý nước thải là keo

tụ, hấp thụ, tách ly, bay hơi, tuyển nổi … Theo yêu cầu chất lượng nước mà xử lý hóa - lý là phương pháp xử lý cuối cùng hay là bước xử lý trung gian cho các bước xử lý tiếp theo

c) Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp sinh học :

Đây là phương pháp đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng, Phương pháp này dựa vào sự tồn tại của các vi sinh để oxy hóa các chất thải hữu cơ ở dạng keo và hòa tan có trong nước thải

Xử lý sinh học phân thành 2 nhóm công trình cơ bản sau :

- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện tự nhiên

- Những công trình trong đó quá trình xử lý thực hiện trong điều kiện nhân tạo Những công trình sinh học thực hiện trong điều kiện tự nhiên là : bãi lọc,bể sinh học, hồ sinh học.Quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học diễn ra chậm, dựa chủ yếu vào nguồn ôxy và vi sinh có trong đất và nước

Những công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo là: áp dụng các các điều kiện do con người tạo ra làm quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, cường độ mạnh hơn

Quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo có thể đạt mức hoàn toàn (

xử lý sinh học hoàn toàn ) với BOD giảm tới 90-95% và không hoàn toàn với BOD giảm tới 40-80%

Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau xử lý cơ học Sau quá trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo sau đó cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước trước khi xả lại vào ao nuôi

♦ Nhận xét : Các biện pháp sử lý trên được áp dụng trong thực tế hiện nay chưa

thực sự có chiều sâu Biện pháp sử lý cơ học chủ yếu là dùng bể lắng đơn thuần tốn nhiều diện tích,phương pháp sử lý hóa -lý và sinh học tuy đã đem lại hiệu quả nhưng nếu như lượng chất thải nhiều sẽ không sử lý tốt Đặc biệt là chưa có sự kết

hợp của các phương pháp trên để sử lý thật hiệu quả

I.3.2 Đề xuất phương pháp và thiết bị xử lý chất thải rắn trong công nghệ nuôi tôm thâm canh thấp chiều

Dựa trên đặc điểm của chất thải và các phương pháp xử lý trên đề tài đề xuất phương pháp xử lý tách- lọc chất thải rắn ra khỏi nước thải bằng phương pháp

cơ học, sinh học với các thiết bị qua sơ đồ sau:

Hình 3 :Sơ đồ thiết bị tách lọc đề xuất Chất thải được gom lại,sau đó bộ phận hút lắp vào bơm và hút vào thiết bị tách -lọc ra ngoài qua bộ phận tăng cường oxy về bẻ sử lý và sau khi được sử lý nước thu hồi về ao nuôi

I.4 Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị

- Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo phù hợp với điều kiện vật liệu trong nước

- Thao tác khi lắp ráp,sử dụng, vận hành dễ dàng và cơ động

- Chi phí chế tạo thấp, phù hợp với điều kiện kinh tế người dân

- Tách với năng suất cao chất thải đặt ra 85% lượng cặn

chất thải được gôm lại

Chương II THIẾT KẾ KỸ THUẬT THIẾT BỊ TÁCH - LỌC CHẤT THẢI RẮN TRONG CÔNG NGHỆ NUÔI TÔM THÂM CANH THẤP CHIỀU

II 1 Xây dựng sơ đồ nguyên tắc làm việc của thiết bị

II.1.1 Lựa chọn phương án gom – hút chất thải rắn từ ao nuôi tôm thâm canh thấp chiều.[7]

Ở trong nước: Đã có nhiều cá nhân và cơ quan khoa học quan tâm nghiên cứu

- Công nghệ nuôi tôm sú trong hệ thống tuần hoàn khép kín có xử lý nước đạt năng suất cao ( Nguyễn Văn Quyền – Vũ Dũng 2000 )

- Mô hình nuôi tôm sú thâm canh trong hệ thống kín có xử lý nước, năng suất 2 tấn / ha ( Nguyễn Văn Nam 2001 )

- Mô hình nuôi tôm hiệu quả cao ít thay nước ở các tỉnh ven bờ biển ĐBSCL ( TS Nguyễn Văn Hảo )

- Mô hình nuôi tôm sú trong hệ thống có thay nước phù hợp với sinh thái vùng triều Bắc Bộ đạt năng suất cao ( Vũ Dũng – CTV 2000 )

Các tác giả đều dành cho một phần đề cập những vấn đề sục khí kết hợp với đảo nước thu hồi chất thải rắn đáy ao nuôi tôm

Từ năm 1997-1999, Viện nghiên cứu nuôi trồng thủy sản II đã có công trình nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá hiệu quả thu gom chất thải rắn đáy ao nuôi tôm thuơng phẩm Thông qua những mô hình có hình dạng, kích thước ao và số lượng,

vị trí đặt các quạt đảo nước khác nhau trên 1 số địa phương ở các tỉnh phía Nam, Viện đã có những kết luận giá trị

a)Năm 1997 : Viện đã thực nghiệm theo dõi sự lắng tụ chất thải trên 2 đáy

ao ( Hình 4: 700 m2, ao có độ dốc ~ 1,2% ) cùng chiều với dòng đảo nước của nông

hộ nuôi tôm sú tại duyên hải – Tỉnh Trà Vinh Kết quả sau vụ nuôi : + Chất thải rắn đã được lắng tụ ở cuối ao ( vì tốc độ nước cuối ao chậm dần ) Ở đầu ao sạch ( vì quạt nước đặt cách đầu bờ ao là hợp lý nhất ~ 10 m )

b)Năm 1998 : Viện đã thực nghiệm theo dõi sự lắng tụ chất thải rắn trên đáy

ao ( Hình 5: 6000 m2, độ dốc ao »1,5 % ) tại trang trại nuôi tôm sú công nghiệp ở Vàm Láng – Gò Công Đông – Tiền Giang

Ao sử dụng 4 quạt nước công suất 2HP, 2 quạt nước 1HP ( Đặt như hình 5 ),

kết quả sau vụ nuôi : phần lớn chất thải rắn tập trung ở cuối ao song chúng vẫn lắng

tụ rải rác vùng tâm đáy ao ( Nguyên nhân là do chưa phối hợp tốt giữa độ dốc đáy

ao và chiều quạt đảo nước )

c)Năm 1999 : Viện đã thực nghiệm theo dõi sự lắng tụ chất thải rắn trên đáy

ao nuôi tôm sú công nghiệp ở các vùng sinh thái khác nhau ở ĐBSCL

+ Vùng còn bãi bồi tại Cồn Cống – Gò Công Đông – Tiền Giang, Viện đã theo dõi 2 đáy ao, mỗi ao có diện tích 3000 m2 ( hình 5 A04&A05, độ dốc đáy ao ~ 1,5% )

Kết quả theo dõi cuối vụ : phần lớn chất thải rắn tập trung ở cuối ao, song vẫn còn chất thải rắn lắng tụ ( Vì quạt đặt cách bờ cuối ao quá gần, tạo dòng chảy cuối ao quá mạnh làm xáo trộn chất thải đã lắng trở lại giữa ao )

+ Vùng ngập mặn tại Lâm trường Công ích – Kiền Vàng – Cà Mau, Viện đã theo dõi ( hình 6 A06 : 2000 m2 – độ dốc »1,2%, không lắp cánh quạt ở vùng giữa) Kết quả theo dõi cuối vụ, phần lớn chất thải rắn lắng tụ ở cuối ao song khoảng cách giữa dọc ao vẫn có chất rắn lắng tụ Nguyên nhân là do đặt khoảng cách 2 quạt liền kề quá xa, vùng giữa dọc ao không lắp cánh quạt dẫn đến khả năng làm sạch vùng giữa kém

+ Vùng đất nhiễm phèn, mặn miền Đông Nam Bộ tại HTX Quyết Thắng –

Bà Rịa Vũng Tàu ( trên hình 7A07 -1500 m2 mực nước sau >1,5 m ) Kết quả theo dõi cuối vụ :

Ngoài phần lớn các chất thải rắn đã lắng tụ ở giữa ao ( có hố ga ), chất thải

d) Trong sản xuất nuôi tôm công nghiệp hiện nay người ta đã đào mới nhiều

ao vuông, ở giữa các hố ga chứa bùn : Có ống xả, nối hố ga với cống xả chung với cống thu hoạch như công ty nuôi trồng thủy sản Hạ Long ( Quảng Ninh ) đào mới

10 ao vuông 5000 m2 Trung tâm NCNTTSNL – Đồ Sơn ( Thuộc Viện nuôi trồng thủy sản I ) đã đào mới 6 ao 5000 m2 và 4 ao bát giác 800 m2

Hình 8 Sơ đồ ao nuôi tôm càng xanh của ông Nguyễn Tường Lân – DT 4.000 m2,

Kiến Xương Thái Bình

Đặc biệt trang trại cụ Nguyễn Tường Lân ở xã Vũ Trung – Kiến Xương – Thái Bình đã đào 1 ao tròn »4000 m2 Cao trình đáy ao cao hơn mặt nước mương thải »0,5 m, có ống đáy bằng ximăng f300, hố ga chứa bùn giữa ao hình vuông

» 16 m2, chung quanh hố vỉa gạch

Trên mặt hố chứa bùn có 3 lớp lưới :

- Dưới cùng lớp lưới bằng thép làm cứng và căng lưới

- Lớp 2 ở giữa lưới chống tôm sau 1 tháng nuôi không lọt ra ngoài

- Lớp 3 trên cùng chống tôm P15 lọt ra ngoài

- Đây là mô hình làm sạch đáy ao lý tưởng ( Hình IA8 )

2 Lựa chọn phương án thu gom chất thải rắn trong ao nuôi tôm thương phẩm :

Qua những công trình nghiên cứu trước đây,ta thấy : Hiệu quả gom và thu chất thải rắn ở đáy ao phụ thuộc chủ yếu vào các thông số : hình dáng ao, độ dốc đáy ao và vận tốc dòng xoáy sát đáy ao để gom

1 Lựa chọn hình dáng, kích thước ao nuôi tôm :

Đề tài chọn mô hình nuôi tôm trong hồ vuông, có diện tích 2000 m2, kích thước mỗi cạnh là 45m x 45m, 4 góc ao lượn tròn R =1 m, độ sâu từ mặt nước đến đáy ao

là 1,5 m, đáy ao hình lòng chảo có độ dốc về phía tâm ao là 0,01

Hình 9 Mô hình ao nuôi đề tà chọn thiết kế và khảo nghiệm thiết bị

45 m x45 m

2 Lựa chọn thiết bị tạo dòng xoáy của nước trong ao nuôi tôm

Trên thế giới cũng như trong nước, hiện nay thường dùng thiết bị quạt đảo nước bề mặt hoặc máy thổi nước tạo oxy chưa kết hợp tạo dòng gom chất thải

Đề tài lựa chọn thiết bị thực hiện 2 chức năng chủ yếu của Công nghệ nuôi

là :

- Cung cấp lượng ôxy hòa tan trong nước nuôi

- Tạo dòng chảy của nước nuôi để phù hợp với tập tính thích sống trong môi trường nước chảy của tôm, đồng thời tạo dòng nước chảy có vận tốc phù hợp để xói mòn và thu gom lớp bùn đáy ao tới ống xả bùn

Khi hoạt động các cánh quạt chỉ ngập sâu trong nước 10 cm, cánh quạt tác động, tạo dòng chảy cho nước nuôi chỉ ở lớp nước mặt, muốn có vận tốc dòng nước đáy đủ lớn để xói mòn lớp bùn thì vận tốc dòng nước mặt phải rất lớn Dẫn đến công suất thiết bị phải rất lớn

II.1.2.Lựa chọn phương án tách - lọc lọc chất thải rắn từ ao nuôi tôm II.1.2.1 Các phương pháp tách chất thải rắn từ nước hiện hành trong nuôi tôm thâm canh 1.Tổng quan :

Trong nuôi tôm thâm canh hiện nay các biện pháp làm sạch nước nuôi thông thường như biện pháp thay nước tích cực, dùng hóa chất,lọc sinh học, người ta còn ứng dụng các phương pháp nuôi tiên tiến ít thay nước, có hệ thống nuôi tuần hoàn khép kín Vấn đề thu hồi chất thải rắn, tận thu và làm sạch nước để phục vụ

ao nuôi tôm đang được nhiều người quan tâm giải quyết

Ở nước ngoài theo trang ( TK7 phần 1) ở Đài Loan, Philíppin, Thái Lan Người ta đã ứng dụng hệ thống ao nuôi tôm sú có nước chảy tuần hoàn từ ao nuôi tôm sang ao lắng rồi sang ao lọc sinh học sau đó dùng bơm đưa nước đã lọc từ ao sinh học về ao nuôi ( hình11 ) Bùn trong ao lắng sẽ định kỳ được bơm lên bờ phơi khô làm nguyên liệu sản xuất phân bón

aoxử lý ao nuôi tôm

Ao lắng

Thu hồi bùn

Ao lọc sinh học

Hình 11 Sơ đồ nuơi tơm khép kín A 1

Hệ thống làm sạch nước hồn tồn khép kín, hầu như cách ly với nguồn nước bên ngồi, vì thế hạn chế được mầm bệnh lây lan Trong ao sinh học cĩ thể trồng rong biển, thả nhuyễn thể và cá rơphi để làm sạch và cân bằng lại mơi trường nước Qua ao lọc sinh học các chất như bùn hữu cơ, kim loại nặng, các khí độc

Hình 12 Sơ đồ nuơi tơm khép kín A 2 Nuơi tơm sú ít thay nước trong hệ thống tuần hồn khép kín, rất cĩ ý nghĩa cho những vùng đất cao, vùng sâu trong nội địa, nơi rất hiếm nước biển tự nhiên hoặc cĩ ý nghĩa làm sạch nước ở những nơi cĩ nguồn nước quá nhiều phù sa

Ở trong nước : Từ những năm 1975 chuyên gia Nhật Bản đã giúp trung tâm NCNTTS nước lợ 1 hệ thống sử lý nước thải của Trại giống bằng hệ thống ao sinh học = 1.000 m2

Dưới tầm nhìn của nhà sản xuất thiết bị phục vụ nuôi tôm thì hệ thống ao lắng và ao lọc sinh học, ao lắng và ao chứa là một hệ thống tách lọc, làm sạch nước khổng lồ : Ao lắng thực hiện chức năng tách bùn và nước, Ao lọc sinh học và

ao chứa có chức năng làm sạch nước tận thu Đó là những mô hình đảm bảo môi trường bền vững Song nếu sử dụng diện tích ao để làm chức năng tách, lọc bùn nước thì quá lãng phí, rất khó ứng dụng cho những nơi hiếm diện tích nuôi Do vậy thời gian gần đây một số nhà khoa học đã đề xuất thực hiện chức năng tách lọc bùn nước bằng hệ thống thiết bị

Với những ý tưởng này đề tài đã chọn phương án tách chất thải dạng bùn nước là một hệ thống thiết bị và làm sạch nước tận thu là một bình tách-lọc

2 Các phương án tách chất thải rắn từ nước hiện hành [7]

Trong sản xuất, với huyền phù phân tán 2 pha ( pha rắn và pha lỏng ), để phân riêng pha rắn và pha lỏng của huyền phù người ta dùng nhiều biện pháp khác nhau

Trong sản xuất nhỏ thủ công, để phân riêng pha lỏng và pha rắn của huyền phù người ta có thể dùng lọc qua túi vải hoặc để bể lắng trong bể với nguyên lý lắng dựa trên tác dụng của trọng lực Sau đây là một số loại bể lắng đang được dùng để

có tác dụng ngăn chất nổi, thường đặt cách thành tràn 0,25-0,5 m Để thu và xả chất nổi người ta đặt một máng đặc biệt ngay sát kề tấm chắn

Tấm chắn ở đầu bể đặt cách thành tràn ( cửa vào khoảng 0,5-1,0 m và không nông hơn 0,2 m với mục đích phân phối đều nước trên toàn bộ chiều rộng bể Đáy bể làm dốc để thuận tiện cho việc thu gom cặn

Ưu điểm :

Có năng suất lọc nước thải lớn hơn 15000 m3/ ngày đêm

Nhược điểm : -Không kính tế vì khi có nhiều hố thu cặn công trình sẽ tăng thêm khối tích không cần thiết Ngoài ra trên những hố thu nước thường tạo thành những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn

-Thực tế quản lý loại này cho hiệu suất không tốt, cụ thể là cặn khó tự chảy tới hố thu

-Khi xây dựng bể thì tốn diện tích và không có khả năng di chuyển trên vùng nuôi tôm trên cát

Khi nước thải dâng lên theo thành bể thì cặn lắng thực hiện chu trình ngược lại Như vậy cặn chỉ lắng được trong trường hợp tốc độ lắng U0 lớn hơn tốc độ nước dâng Vd ( Uo > Vd )

Trong thực tế thì nước thải chuyển động trong bể lắng đứng khá phức tạp Nước chảy qua khoảng cách giữa miệng loe của ống trung tâm và tấm chắn hướng tới tường bể Đó là dòng tia rối ngập, nên phạm vi dòng được mở rộng do lực lôi

kéo của nước tầng ngoài Chính vì vậy mà trong bể lắng tạo nên những vùng nước xoáy Hướng của vùng nước xoáy này bắt đầu từ giữa khoảng miệng loe và tấm chắn với tốc độ lớn làm cản trở quá trình lắng cặn

Ưu điểm :

- Thuận tiện trong công tác xả cặn

- Chiếm ít diện tích xây dựng hơn bể lắng ngang

- Có kết cấu đơn giản

của bể, mm

Lưu lượng tính toán, l/s Tổng cộng Hình trụ, Ht Hình nón, Hn

4

6

9

12 19,8

44

5,4 7,2

9

3,6 4,2 4,2

1,8

3 4,8

c) Bể lắng Radian :

Bể lắng radian thường có mặt bằng hình tròn, đường kính từ 16 đến 40 m (

có trường hợp tới 60m ), chiều cao làm việc bằng 1/6 – 1/10 đường kính bể

Hình 14 trình bày bể lắng radian kiểu ly tâm, đường kính 28 m Nước thải chảy theo ống trung tâm từ dưới lên trên rồi qua múi phân phối và vào bể Chất nổi nhờ tấm chắn treo lơ lửng dưới dàn quay dồn góp lại và chảy luồn qua ống siphông

1.Ống dẫn nước vào bể ; 2.Ống dẫn nước bùn

3 Hướng chuyển động của dàn quay ; 4 Ống tháo nước ; 5 Ống tháo cặn tốt

d)Bể lắng hướng tâm (hình15) :

Bể lắng có máng phân phối nước ở chu vy và phễu thu nước ở trung tâm

Hình 15 : Sơ đồ bể lắng radian hướng tâm 1.Đưa nước thải vào bể ; 2 Máng phân phối 3.Hướng chuyển động của nước 4 Hệ thống cào gom cặn 5.Ống tháo cặn ; 6 Dẫn nước ra khỏi bể

Máng phân phối có chiều rộng cố định, nhưng chiều cao giảm dần từ đầu

đến cuối máng Ở đáy máng đục nhiều lỗ để nước chảy xuống bể Đường kính các

lỗ và khoảng cách giữa chúng phải tính toán sao cho tốc độ nước chảy trong máng

là không đổi Như vậy sẽ tránh được hiện tượng lắng cặn trong máng Nước qua các

lỗ chảy vào phía dưới vùng lắng với tốc độ hướng xuống, giảm dần tới giá trị tối thiểu ở tường chắn hướng nước vào trung tâm của bể Dòng chuyển dộng của nước choán đều trên toàn bộ diện tích ướt của bể và hầu như không có những vùng nước xoáy cục bộ Nước được dồn vào tới tận đáy bể lắng làm cho chất lơ lững chỉ phải qua một đoạn đường ngắn mà thôi Nhờ đặc điểm thủy lực như vậy nên hiệu suất

lắng cao hơn so với bể lắng Radian – ly tâm

Ưu điểm :

- năng suất lọc tương đối lớn

- hiệu suất lọc cao hơn các loại trên

e)Bể lắng tầng mỏng (hình 16):

Bể lắng tầng mỏng là một bể chứa hoặc kín hoặc hở Cũng như các loại bể lắng khác, nó có các bộ phận phân phối và thu nước, phần lắng và chứa cặn Cấu tạo phần lắng gồm nhiều tấm mỏng sắp xếp cạnh nhau với chiều cao »0,15m Các tấm mỏng đó có thể là các bản phẳng, lượn sóng hoặc các dạng ống …

Ưu điểm :

- Chiều cao công tác nhỏ

- Hạn chế được lực cản của dòng chảy rối

- Nâng cao hiệu suất lắng

- Nước thải lưu lại với thời gian ít hơn, do đó công suất của bể tăng lên Nhược điểm :

- Cấu tạo phức tạp

- Diện tích lớn, khó di chuyển trên vùng đất cát

- Chưa có thể tách được chất cặn có độ lớn thủy lực nhỏ

và pha lỏng sẽ bị phân riêng rẽ ở những vị trí khác nhau trong không gian Với kết cấu hợp lý của thiết bị, chúng ta sẽ thu hồi được riêng pha rắn và pha lỏng Để phân riêng pha lỏng và pha rắn của huyền phù bằng ly tâm, người ta có thể ứng dụng hai

loại máy ly tâm, người ta có thể ứng dụng hai loại máy ly tâm sau :

● Máy ly tâm lọc(hình 17) :

Có cấu tạo thành roto là lưới lọc khi roto quay, chất lỏng thoát qua lỗ nhỏ của lưới ra ngoài Những hạt pha rắn có kích thước lớn hơn lỗ lưới lọc sẽ bị giữ lại

và được lấy ra bằng những cơ cấu thích hợp

Người ta chỉ sử dụng máy lọc ly tâm để phân riêng 2 pha ( pha rắn và lỏng ) trong huyền phù có độ kết dính kém ( dễ lọc ) như thu hồi, phân loại quặng, thu hồi chất kết tinh, thu hồi than cám trong nước, lọc tinh bột ( khoai tây, đậu phụ )

● Máy ly tâm lắng (hình18):

Roto có cấu tạo là thành kín Khi roto quay tạo trường ly tâm cho huyền phù Dưới tác dụng của lực ly tâm, pha rắn dịch chuyển xa dần Sau một thời gian các pha rắn bám vào thành roto Nước sẽ ở vị trí gần tâm hơn Người ta có những kết cấu thích hợp để lấy pha rắn ra khỏi thiết bị lắng Hình IIB2 là sơ đồ máy ly tâm tháo vật lắng bằng vít tải Pha rắn được lấy ra bằng vít tải qua cửa đáy nhỏ còn nước trong tràn qua đáy lớn của roto

Người ta thường sử dụng máy ly tâm lắng để phân riêng hai pha rắn và lỏng trong huyền phù ( khó lọc ) có độ kết dính cao như tách đường non và mật rỉ, tinh bột gạo sắn, tóp mỡ ra khỏi mỡ, vỏ trứng ra khỏi lòng trắng trứng, lọc nước nho, nước cà chua, khử nước ra khỏi phomát tươi, lọc sơ bia sống

Người ta còn dùng máy ly tâm lắng để phân loại cỡ hạt của pha rắn với kết cấu cửa ra có những khoản cách tâm khác nhau

- Ưu điểm : + Có khả năng phân ly tốt vì có thể tạo được vận tốc góc lớn cho hỗn hợp bùn nước ( 1500 ÷3000 v / f )

+ Có khả năng phân riêng pha rắn với cỡ hạt từ 0,1 ÷ 1 mm

+ Có khả năng phân riêng hỗn hợp bùn nước với nồng độ bùn cao ( = 40% theo khối lựơng )

+ Sản phẩm bùn lấy ra có tỷ lệ ngâm nước thấp ( = 20 ÷40% theo khối lượng ) Khối lượng riêng của bùn còn khoản 1500 kg/m3

- Nhược điểm : + Máy kết cấu phức tạp Roto phải quay với vận tốc lớn, trong khi chúng lại sử dụng trong môi trường nước mặn Nếu sử dụng vật liệu chịu mặn bằng kim loại thì thiết bị có giá thành cao Nếu sử dụng vật liệu chịu mặn phi kim loại thì thiết bị không đủ bền

+ Giá thành đầu ra của bùn thấp ( Chỉ để làm nguyên liệu sản xuất phân bón ) không đủ bù lại giá thành thiết bị và giá thành sử dụng thiết bị quá cao

¨ Phương pháp bình ( xyclon ) đứng yên (hình19):

Cho khối hỗn hợp bùn nước quay nhờ vận tốc tiếp tuyến của hỗn hợp vào phần thể tích hình trụ tròn của xyclon Do lực quán tính, nước bùn chuyển động theo đường biên quay quanh trục xyclon Nhờ lực ly tâm, bùn chuyển động ra xa tâm chạm vào thành xyclon và trượt xuống dưới đi vào phần côn thu, xuống bể chứa và định kỳ được xả ra ngoài Nước gần tâm hơn đi lên phía trên

Phương pháp này có những ưu nhược điểm sau :

· Ưu điểm : + Có khả năng phân riêng hạt pha rắn có cỡ hạt từ 0,5 ÷ 1 mm

+ Máy có kết cấu đơn giản, có thể dùng vật liệu chịu mặn có độ bền không cần cao Giá thiết bị và giá sử dụng thiết bị thấp phù hợp giá thành đầu ra của bùn

· Nhược điểm : Khả năng phân ly thấp vì tốc độ quay vòng của hỗn hợp chỉ có khả năng thực hiện khoản 30 ÷50 v/f

Chỉ phân riêng bùn nước trong hỗn hợp với tỷ lệ bùn thấp = 18% theo khối lượng Sản phẩm bùn lấy ra có độ ngâm nước cao = 60% theo khối lượng ( khối lượng riêng bùn khoản = 1300 kg/m3

2 Lọc khung bản : Nước đi qua khung lưới lọc, những hạt lớn hơn lỗ lưới thì bị giữ lại Đối với nước nuôi có chứa bùn hữu cơ, độ kết dính cao, lọc khung bản lưới