Bài giảng Công trình nuôi thủy sản - Bài 4: Thiết kế hệ thống tái sử dụng nước

Bài 4  
HỆ THỐNG TÁI SỬ DỤNG N Ư ỚC 
Thãi 
Bổ sung 
a% 
Hệ thống 
ươ ng, nuôi 
Xử lý 
s ơ cấp 
Lọc sinh học 
Xử lý 
thứ cấp 
Lọc 
Lắng,  
Sục khí 
Khử trùng,  
Thãi 
Bổ sung 
100% 
100% 
100% 
100% 
a% 
a% 
a% 
Hệ thống tuần hoàn n ư ớc 
Plastic substrate 
Ozone 
Water current 
Airwater lift 
Aeration 
Water pump 
Water valve 
Ultraviolet lamp 
Submerged biofilter (3 compartments) 
Protein skimmer 
Rearing tank (4 tanks) 
Trickling biofilter 
Activated 
coal 
Sand 
Screening net 
Gravel 
and 
coral 
Gravel 
and 
coral 
Seawater 
UV 
UV 
Hệ thống tuần hoàn khép kín 
Các hình thức xử lý n ư ớc 
	 Xử lý bằng ph ươ ng pháp vật lý (lọc c ơ học) 
	 - Dùng l ư ới lọc 
	+ Màn lọc cố đ ịnh 
	+ Màn lọc di đ ộng 
	- Lắng trọng lực 
	+ Lắng tĩnh 
	+ Lắng ly tâm 
	- Kết hợp lắng và lọc 
	- Dùng vật lọc (cát, sỏi, đ á) 
	+ Lọc trọng lực 
	+ Lọc áp lực 
Comparative appearance of green and clear water techniques 
Bể lọc c ơ học (lọc xuôi) 
N ư ớc đ ã 
xử lý (lọc) 
Cát mịn 
Đá mi, sỏi nhỏ, cát thô 
N ư ớc ch ư a 
xử lý (lọc) 
Đá 1-2 sỏi lớn 
N ư ớc 
L ư ới chắn 
Backwash 
Waste 
Tốc đ ộ lọc 
Trong đó 
	 Q = Tốc độ lọc, ( m 3 /sec )  	 k = Hệ số thấm/lọc, ( m/sec )  	 h = Chêch lệch mực nước, ( m )  	 L = Chiều dày vật lọc, ( m )  	 A = Diện tích bể lọc, ( m 2 ) 
Hệ số thấm lọc k 
Loaïi vaät loïc 
Kích thöôùc trung bình (mm) 
k (m/sec) 
Soûi vöøa 
4-7 
(2.5 - 4.0)×10 -2 
Soûi nhoû 
2-4 
(1.0 - 2.5)×10 -2 
Caùt lôùn 
0.5 - 2 
10 -4 - 10 -2 
Caùt vöøa 
0.3 - 0.5 
5.0×10 -5 - 10 -4 
Caùt nhoû 
0.1 - 0.3 
(1.0 - 5.0)×10 -5 
Xử lý bằng ph ươ ng pháp hóa học 
- Dùng than hoạt tính 
- Trao đ ổi ion 
- Phân cắt các phân tử l ơ lững bằng bọt khí 
Xử lý bằng ph ươ ng pháp lọc sinh học 
	- Nguyên lý lọc sinh học 
	+ Vi khuẩn Nitrosomonas sp : Ôxy hóa ammonia thành nitrite 
	 NH 4 + + 1,5O 2 2H + + H 2 O + NO 2 - 
	+ Vi khuẩn Nitrobacter sp : Ôxy hóa nitrite thành nitrate 
	 NO 2 - + 0,5O2 NO 3 - 
Nguyên lý lọc sinh học 
MÙN BÃ HỮU C Ơ 
Nitrate/NO 3 
VK Bacillus spp 
Pseudosomonas 
Nitrosomonas 
Nitrobacter 
Ammonium/NH 3 
Nitrite/NO 2 
O 
X 
Y 
Các hình thức lọc sinh học 
	+ Lọc sinh học với giá thể chìm 
	  N ư ớc chảy xuôi 
	  N ư ớc chảy ng ư ợc 
	+ Lọc phun s ươ ng (lọc khô) 
	+ Lọc bán khô dạng trống (Biodrum) 
	+ Lọc bán khô dạng đ ĩa (Biodisk) 
	+ Lọc với giá thể l ơ lững (Fluidized Beds) 
	+ Lọc bằng hạt nhựa (Bead Filters) 
Các yếu tố ảnh h ư ởng đ ến hiệu quả lọc 
	- Các yếu tố vật lý 
	+ Nhiệt đ ộ 
Thích hợp cho các vi khuẩn: 25-30 0 C 
> 38 0 C vi khuẩn sẽ chết 
Theo Haug: 
	ACR = S(0,11*T – 0,2)/10 
ACR: Tốc đ ộ khử Ammonia (mg/L/phút) 
S: Hàm l ư ợng Ammonia (mg/L) 
T: Nhiệt đ ộ 
+ L ư u tốc dòng n ư ớc hay tốc đ ộ quay của đ ĩa lọc 
+ Độ rổng của vật lọc 
Tính bằng : Thể tích n ư ớc lấp đ ầy / tổng thể tích 
Độ rổng cao thì n ư ớc đ i qua dể dàng 
+ Loại vật liệu lọc và kích cở 
C ă n cứ : mục đ ích, chức n ă ng, chi phí, tỷ trọng,  
Kích th ư ớc liên quan đ ến diện tích bề mặt và đ ộ rổng. 
+ Diện tích bề mặt của vật lọc 
Vật lọc có đư ờng kính nhỏ thì sẽ có diện tích bề mặt trên đơ n vị thể tích lớn và có đ ộ rổng nhỏ 
+ Hình thức lọc 
+ Sự tích tụ các chất bẩn và chu kỳ vệ sinh 
+ Độ sâu của bể lọc và tỷ lệ ngập n ư ớc của đ ĩa lọc 
Ảnh h ư ởng đ ến tỷ lệ hoạt đ ộng hai giống vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí. 
Đối với đ ĩa lọc tỷ lệ ngập n ư ớc 35-50% 
+ Các giai đ oạn trong một chy kỳ tẩy rữa 
+ Diện tích mặt cắt của hệ thống lọc 
Tỷ lệ giữa Thể Tích/Diện Tích 
+ Bề dày của các đ ĩa lọc 
+ Aùnh sáng 
+ Thời gian n ư ớc tiếp xúc với vật lọc 
Các Yếu Tố Hóa Học 
	+ pH 
	+ Alkalinity 
	+ Ôxy 
	+ Hàm l ư ợng Ammonia / Nitrite 
	+ Hàm l ư ợng các chất hữu c ơ vá chất hòa tan 
	+ Độ mặn 
	+ Tỷ lệ các chất khí hòa tan 
	+ Ảnh h ư ởng của các hóa chất và khoáng chất khác 
Các Yếu Tố Sinh Học 
+ Mật đ ộ vi khuẩn 
+ N ă ng suất hoạt đ ộng của vi khuẩn 
Ôxy và các thiết bị sục khí cho n ư ớc 
Các tác nhân làm biến đ ổi ôxy trong n ư ớc 
	- Nhiệt đ ộ n ư ớc 
	- Trạng thái của thủy vực 
	  Diện tích mặt thoáng 
	  Chiều sâu thủy vực 
	  N ư ớc tĩnh hay có dòng chảy 
- Thời tiết 
	  Nắng hay m ư a 
	  Có gió nhiều hay ít 
	- Sinh vật phù du 
	  Phiêu sinh đ ộng 
	  Phiêu sinh thực 
	- Ảnh h ư ởng của ngày đ êm 
	- Vi khuẩn hiếu khí hay kỵ khí 
	- Ảnh h ư ởng của cá 
	  Sự hô hấp 
	  Các chất thải của cá 
Một số thiết bị sục khí cho n ư ớc 
	- Máy b ơ m đ ặt đ ứng (Vertical Pump Aerator) 
	- Máy b ơ m phun n ư ớc thành tia (Pump Sprayer) 
	- Máy khuyết tán không khí (Propeller-Diffuse Aerator) 
	- Máy quạt n ư ớc (Paddle Wheel Aerator) 
	- Máy sục khí bằng trọng lực (Gravity Aerator) 
	- Sục khí bằng dòng chảy (Inclines) 
	- Sục khí bằng các khay, mâm (Trays) 
Máy b ơ m đ ặt đ ứng (Vertical Pump Aerator) 
Máy b ơ m phun n ư ớc thành tia (Pump Sprayer) 
Bơm hỗn hợp nước và khí xuống ao hồ 
Máy sục khí kiểu quạt hút (Propeller-Aspirator-Pump Aerators) 
Float 	 
Motor 	 
Propeller 	 
Hình 17 a. 	 
Motor 	 
Float 	 
Propeller 	 
Air 	 
Hình 17 c. 	 
Máy khuyết tán không khí (Propeller-Diffuse Aerator) 
Máy quạt n ư ớc (Paddle Wheel Aerator) 
Máy sục khí kiểu bánh xe nước (Paddle Wheel Aerators) 
Paddle 	 
Motor 	 
Float 	 
Hình 17 b . 	 
Máy sục khí bằng trọng lực (Gravity Aerator) 
Sục khí bằng dòng chảy (Inclines) 
Sục khí bằng các khay, mâm (Trays) 
Tốc độ vận chuyển Oxy được tính 
Kla = (Ln D 1 -Ln D 2 )/(T 2 -T 1 )    mgO 2 /giờ 
Kla = ((Ln Cs-Ln C 1 )-(Ln Cs-Ln C 2 ))/(T 2 -T 1 )    mgO 2 /giờ 
Trong đó: Cs-nồng độ O 2 bão hòa; C 1 và C 2 - nồng độ O 2 ban đầu và tại thời điểm cần tính; (T = (T 2 -T 1 ) là thời gian sục khí. 
Hiệu quả của máy sục khí- SOTR -Tỷ lệ vận chuyển Oxy ( Standard Oxygen Transfer Rate ) 
SOTR= (Kla 20 ) x (Cs 20 ) x V.10 -3   kg /giờ 
Trong đó: Kla 20 -Oxygen Transfer Coefficient at 20 0 C; Cs20-Nồng độ Oxy bão hòa ở 20 0 C (mg/L); V-Thể tích bể. 
SAE = SOTR/P     Kg/giờ/KW hoặc Kg/giờ/cv 
Trong đó: SAE-Hiệu quả sục khí chuẩn (Standard Aeration Efficiency); P-Công suất máy tính ra mã lực hoặc KW. 
Một số thông số về các loại máy sục khí đang được sử dụng 
Loại máy 
Khoảng SORT* 
SAE B.quân 
Khoảng SAE 
Padde Wheel 
2.5-23.2 
2.13 
1.1-3.0 
Propeller Aspirator Pump 
0.1-24.4 
1.58 
1.3-1.8 
Verticle pump 
0.3-10.9 
1.28 
0.7-1.8 
Pump Sprayer 
11.9-14.5 
1.25 
0.9-1.9 
Diffused Air 
0.6-3.9 
0.97 
0.7-1.2 
Thiết bị hòa tan ôxy nguyên chất  
- Dùng hệ thống ống chử U (U-Tubes) 
- Thiết bị hòa khí hình phểu (Aerator Cones) 
- Tạo dòng khí chảy ng ư ợc (Packed Columns) 
Sự trao đ ổi n ư ớc trong thủy vực nuôi 
Thiết bị khử trùng n ư ớc 
- Dùng tia cực tím (Ultraviolet) 
- Ozon hóa