Bài giảng Lâm sản ngoài gỗ - Bài 4: Hệ thống tái sử dụng nước

Bài 4HỆ THỐNG TÁI SỬ DỤNG NƯỚCThãiBổ sunga%Hệ thống ương, nuôiXử lý sơ cấpLọc sinh họcXử lý thứ cấpLọcLắng, Sục khíKhử trùng, ThãiBổ sung100%100%100%100%a%a%a%Hệ thống tuần hoàn nướcPlastic substrateOzoneWater currentAirwater liftAerationWater pumpWater valveUltraviolet lampSubmerged biofilter (3 compartments)Protein skimmerRearing tank (4 tanks)Trickling biofilterActivated coalSandScreening netGravelandcoralGravelandcoralSeawaterUVUVHệ thống tuần hoàn khép kínCác hình thức xử lý nước Xử lý bằng phương pháp vật lý (lọc cơ học) - Dùng lưới lọc + Màn lọc cố định + Màn lọc di động - Lắng trọng lực + Lắng tĩnh + Lắng ly tâm - Kết hợp lắng và lọc - Dùng vật lọc (cát, sỏi, đá) + Lọc trọng lực + Lọc áp lựcComparative appearance of green and clear water techniquesBể lọc cơ học (lọc xuôi)Nước đã xử lý (lọc)Cát mịnĐá mi, sỏi nhỏ, cát thôNước chưa xử lý (lọc)Đá 1-2 sỏi lớnNước Lưới chắnBackwashWasteTốc độ lọcTrong đó Q = Tốc độ lọc, (m3/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, (m2)Hệ số thấm lọc k Loaïi vaät loïcKích thöôùc trung bình (mm)k (m/sec)Soûi vöøa4-7(2.5 - 4.0)×10-2Soûi nhoû2-4(1.0 - 2.5)×10-2Caùt lôùn0.5 - 210-4 - 10-2Caùt vöøa 0.3 - 0.55.0×10-5 - 10-4Caùt nhoû0.1 - 0.3(1.0 - 5.0)×10-5Xử lý bằng phương pháp hóa học- Dùng than hoạt tính- Trao đổi ion- Phân cắt các phân tử lơ lững bằng bọt khíXử lý bằng phương pháp lọc sinh học - Nguyên lý lọc sinh học + Vi khuẩn Nitrosomonas sp : Ôxy hóa ammonia thành nitrite NH4+ + 1,5O2  2H+ + H2O + NO2- + Vi khuẩn Nitrobacter sp: Ôxy hóa nitrite thành nitrate NO2- + 0,5O2  NO3-Nguyên lý lọc sinh họcMÙN BÃ HỮU CƠNitrate/NO3VK Bacillus sppPseudosomonasNitrosomonasNitrobacterAmmonium/NH3Nitrite/NO2OXYCác hình thức lọc sinh học + Lọc sinh học với giá thể chìm  Nước chảy xuôi  Nước chảy ngược + Lọc phun sương (lọc khô) + Lọc bán khô dạng trống (Biodrum) + Lọc bán khô dạng đĩa (Biodisk) + Lọc với giá thể lơ lững (Fluidized Beds) + Lọc bằng hạt nhựa (Bead Filters)Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lọc - Các yếu tố vật lý + Nhiệt độThích hợp cho các vi khuẩn: 25-300C> 380C vi khuẩn sẽ chếtTheo Haug: ACR = S(0,11*T – 0,2)/10ACR: Tốc độ khử Ammonia (mg/L/phút)S: Hàm lượng Ammonia (mg/L)T: Nhiệt độ+ Lưu tốc dòng nước hay tốc độ quay của đĩa lọc+ Độ rổng của vật lọc Tính bằng: Thể tích nước lấp đầy / tổng thể tíchĐộ rổng cao thì nước đi qua dể dàng + Loại vật liệu lọc và kích cởCăn cứ: mục đích, chức năng, chi phí, tỷ trọng, Kích thước liên quan đến diện tích bề mặt và độ rổng.+ Diện tích bề mặt của vật lọcVật lọc có đường kính nhỏ thì sẽ có diện tích bề mặt trên đơn vị thể tích lớn và có độ 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 nước của đĩa lọcẢnh hưởng đến tỷ lệ hoạt động hai giống vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí.Đối với đĩa lọc tỷ lệ ngập nước 35-50%+ Các giai đoạn 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 đĩa lọc+ Aùnh sáng+ Thời gian nước tiếp xúc với vật lọcCác Yếu Tố Hóa Học + pH + Alkalinity + Ôxy + Hàm lượng Ammonia / Nitrite + Hàm lượng các chất hữu cơ vá chất hòa tan + Độ mặn + Tỷ lệ các chất khí hòa tan + Ảnh hưởng của các hóa chất và khoáng chất khácCác Yếu Tố Sinh Học+ Mật độ vi khuẩn+ Năng suất hoạt động của vi khuẩnÔxy và các thiết bị sục khí cho nướcCác tác nhân làm biến đổi ôxy trong nước - Nhiệt độ nước - Trạng thái của thủy vực  Diện tích mặt thoáng  Chiều sâu thủy vực  Nước tĩnh hay có dòng chảy- Thời tiết  Nắng hay mưa  Có gió nhiều hay ít - Sinh vật phù du  Phiêu sinh động  Phiêu sinh thực - Ảnh hưởng của ngày đêm - Vi khuẩn hiếu khí hay kỵ khí - Ảnh hưởng của cá  Sự hô hấp  Các chất thải của cáMột số thiết bị sục khí cho nước - Máy bơm đặt đứng (Vertical Pump Aerator) - Máy bơm phun nước thành tia (Pump Sprayer) - Máy khuyết tán không khí (Propeller-Diffuse Aerator) - Máy quạt nước (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 bơm đặt đứng (Vertical Pump Aerator)Máy bơm phun nước thành tia (Pump Sprayer)Bơm hỗn hợp nước và khí xuống ao hồMáy 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 nước (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 tínhKla = (Ln D1-Ln D2)/(T2-T1)   mgO2 /giờKla = ((Ln Cs-Ln C1)-(Ln Cs-Ln C2))/(T2-T1)   mgO2 /giờTrong đó: Cs-nồng độ O2 bão hòa; C1và C2- nồng độ O2 ban đầu và tại thời điểm cần tính; (T = (T2-T1) 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 (Cs20) x V.10-3  kg /giờTrong đó: Kla20-Oxygen Transfer Coefficient at 200C; Cs20-Nồng độ Oxy bão hòa ở 200C (mg/L); V-Thể tích bể.SAE = SOTR/P    Kg/giờ/KW hoặc Kg/giờ/cvTrong 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 dụngLoại máyKhoảng SORT* SAE B.quânKhoảng SAEPadde Wheel2.5-23.22.131.1-3.0Propeller Aspirator Pump0.1-24.41.581.3-1.8Verticle pump0.3-10.91.280.7-1.8Pump Sprayer11.9-14.51.250.9-1.9Diffused Air0.6-3.90.970.7-1.2Thiết 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 ngược (Packed Columns)Sự trao đổi nước trong thủy vực nuôiThiết bị khử trùng nước - Dùng tia cực tím (Ultraviolet)- Ozon hóa